mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
16. Stabilitatea taluzelor
O alta problema de stabilitate a echilibrului interior al maselor de pamant, este problema stabilitatii maselor de pamant limitate de suprafete inclinate fata de orizontala si actionate atat de sarcini pe suprafata lor cat si de forte reprezentate de actiunea hidrodinamica a apei de infiltratie. La executia transeelor, ramblee de pamant, echilibrul interior al masei de pamant este perturbat si de aceea trebuie sa se aiba in vedere ca masele marginite de taluz sa aiba un grad suficient de stabilitate si sa se intervina prin lucrari specifice de constructii. Echilibrul interior al maselor de pamant limitate de suprafete inclinate nu este perturbat, insa, numai prin executarea dembleurilor si a rambleurilor. Terenuri de mare intindere, cu suprafete libere inclinate, care au stat secole intregi in repaus, se pun deodata in miscare, masele enorme de pamant rupandu-se dupa anumite suprafete de alunecare. Aceste fenomene de alunecare a maselor de pamant se intalnesc mai ales in regiunile montane, unde prin modul de formare a stratelor, povarnisurile sunt constituite din strate inconsistente; deasemenea, dealungul malurilor raurilor si pe coastele marilor.
Cauzele producerii alunecarilor trebuie cautate in schimbarea fortelor exterioare
sau in micsorarea rezistentei interioare a stratului de pamant.Schimbarea fortelor exterioare se poate produce prin supraincarcarea suprafetelor libere, prin marirea unghiului taluzelor, prin provocarea de vibratii, sau prin variatia regimului de presiuni a apei subterane. Scaderea rezistentei se produce mai ales prin micsorarea rezistentei la taiere a stratelor de pamant, din cauza schimbarii gradului de umiditate din interiorul pamantului. Exista mai multe metode de combatere a gradului de instabilitate a maselor de pamant si metode de dimensionare a taluzelor, masuri constructive care trebuiesc luate pentru evitarea alunecarilor, etc. Trebuie subliniata mai ales necesitatea de a determina cu cea mai mare exactitate, inaintea proiectarii oricarei lucrari de pamant, caracteristicile mecanice ale stratului de pamant respectiv. Fara cunoasterea lor exacta, orice calcul este inutil, deoarece rezultatele obtinute arata tocmai importanta covarsitoare pe care caracteristicile mecanice o au pentru stabilirea gradului de siguranta. Nu este suficient sa se studieze in laborator caracteristicile probelor de pamant luate la locul constructiei, ci trebuie sa se ia in consideratie variatia acestora in urma schimbarii conditiilor fizice care se pot produce in timpul exploatarii constructiei, cum si variatia la care sunt supuse, prin perturbarea structurii masei de pamant, atunci cand alunecarea incepe sa se produca. Problema asigurarii stabilitatii terenurilor se determina prin calcule dar acestea nu sunt suficiente, ci trebuie o cunoastere adanca a problemelor geologice si tehnice si stabilirea masurilor constructive care sa asigure conditiile de mentinere a stabilitatii echilibrului. De precizat este faptul ca in majoritatea cazurilor, terenurile supuse alunecarii sunt formate din argile cu un procent mare de umiditate.
continuare in 17
D.M.
marți, 31 martie 2015
luni, 30 martie 2015
@ 15 Construirea retelei hidrodinamice in cazul constructiilor hidrotehnice
mecanica maselor de pamant - probleme de geologie inginereasca
15. Construirea retelei hidrodinamice in cazul
constructiilor hidrotehnice
Constructiile hidrotehnice sunt constructii sub apa.Pentru determinarea elementelor care constituie infiltratia apei sub constructie, se va folosi metodele grafice pentru construirea retelei hidrodinamice. Reteaua hidrodinamica se construieste, practic, astfel: se deseneaza conturul constructiei hidrotehnice sub apa, se stabileste linia bifeului amonte si aval, se traseaza conturul stratului impermeabil, curbele diferitelor strate existente sub constructie, etc. Se insemneaza pe desen liniile echipotentiale care apar in evidenta. De exemplu, linia bifeului amonte si aval, liniile de simetrie ale constructiei, eventual liniile verticale de sub palplanse si dintii barajului
,bisectoarele unghiurilor constructiei, etc. Fiecare dintre aceste linii echipotentiale se imparte intr-un numar egal de parti. Pe bifeul amonte si aval se ia o lungime egala cu 1,5 - 2,00 ori adancimea stratului filtrant si se imparte in acelasi numar de parti. Pe acest desen se pune o hartie de calc si se traseaza cu creionul colorat, prin punctele de diviziune, liniile de curent ortogonale cu aceste curbe; apoi se traseaza liniile echipotentiale, respectand ca debitul apei sa fie constant. Daca rezulta nepotriviri fata de conditiile limita, se aseaza pe acest plan o alta hartie de calc, si se corecteaza, cu o alta culoare, liniile trasate mai inainte. Aceasta operatie se repeta de atatea ori, pana cand reteaua care se obtine indeplineste toate conditiile cerute. Intre doua strate cu coeficienti de permeabilitate diferiti, unde liniile de curent intretaie liniile de limita, se produce o frangere a acestora.Tangentele in punctele limita sunt inclinate fata de verticala cu unghiuri de anumite valori. Tangentele astfel calculate reprezinta spectrele hidrodinamice folosite in practica. Din liniile retelei hidrodinamice astfel trasate, se pot determina toate elementele pentru calculul constructiilor hidrotehnice in ce priveste influenta infiltratiei. Tot pe baza retelei hidrografice se pot calcula vitezele de iesire pe care le are apa dealungul bifeului aval si se poate constata, astfel, daca este asigurata stabilitatea fata de gradientul critic.
Pentru a construi diagrama vitezelor dealungul suprafetei de iesire, se procedeaza astfel :Se aleg, in apropierea bifeului aval,doua linii echipotentiale de o forma pe cat se poate liniara si fara mare diferenta de latime intre ele. Se ia un numar de linii de curent, de exemplu cinci, si se masoara in fiecare interval al retelei, atat distantele (l,) intre liniile echipotentiale, cat si distantele (s,; s,, ) intre doua linii de curent, cum si distantele ( s' , s'',..) intre doua linii de curent pe linia de iesire. Notam cu (H) diferenta de presiune intre doua linii echipotentiale consecutive. Debitul de scurgere intre doua linii de curent se calculeaza pe baza formulelor matematice. Se va determina si gradientul hidraulic critic,( gradul de siguranta contra afuierii) in functie de viteza critica a debitului de apa. Deasemenea presiunea apei trebuie echilibrata de greutatea pamantului submersat (G) deasupra planului si se calculeaza prin formule matematice. Nu trebuie sa se omita, ca afara de presiunea hidrodinamica asupra particulelor de pamant mai actioneaza si subpresiunea apei.In toate calculele, coeficientul de permeabilitate a fost tinut constant in intreaga zona a mediului filtrant. Cu cat mediul filtrant are mai multe strate ,cu diferiti coeficienti de permeabilitate, calculele infiltratiilor devin mai complicate.
continuarea in 16
D.M.
@ 14 Rezolvarea ecuatiilor diferentiale in cazul miscarii laminare a apei
mecanica pamanturilor - problema de geologie inginereasca
14. Rezolvarea ecuatiilor diferentiale in cazul miscarii
laminare a apei
La rezolvarea ecuatiilor diferentiale ale miscarii laminare in cazul constructiei unui baraj pe un strat permeabil de grosime finita, trebuiesc luate in consideratie urmatoarele conditii limita : Dealungul fundului raului, in amonte si in aval , inaltimea de presiune este determinata prin liniile de nivel (A-A), amonte si (B-B),aval. Daca volumul lacului de acumulare(A-A) si al partii din aval (B-B) este suficient de mare, aceste niveluri pot fi considerate constante (H= constant). Curgerea se produce dealungul conturului stavilarului si dealungul fundului constructiei (fundatiei), unde ( h=constant). Aceiasi conditie exista si dealungul conturului care separa stratul permeabil de cel impermeabil. Diferentele dintre cele doua conture este egala cu debitul de infiltratie. Curgerea dealungul stavilarului este impusa de conturul constructiei;
suprafata de apa nu este libera pe tot parcursul , ci se gaseste sub o anumita presiune, determinata de energia potentiala in fiecare punct.
In cazul unui baraj
de pamant prin care se produce un curent de infiltratie ,
unde (A-A) debitul de apa in amonte si (B-B) debitul de apa se afla la fundul constructiei, se produce un curent de infiltratie prin corpul barajului, problemele principale care trebuiesc rezolvate sunt urmatoarele : sa se calculeze presiunea din baraj / curba suprafetei libere a fundului lacului de acumulare / se va masura distanta de la fundul lacului de acumulare pana la fundul constructiei (fundatia) barajului / marimea debitului de infiltratie. Conditiile limita sunt urmatoarele : dealungul conturului constructiei in care apa se afla in amonte si a conturului unde apa se afla in aval, presiunea apei trebuie sa fie constanta (H), adica (H1) din amonte sa fie egala cu (H2) din aval ,trebuie ca aceste elemente sa fie constante obligatoriu pentru ca constructia sa reziste.
Fortele pe care curentul de apa dintr-un mediu poros le exercita asupra partilor solide se determina tinand cont de urmatoarele : volumul partilor solide sa fie egal cu suprafata partilor solide in fiecare sectiune care se presupune a avea aceeasi valoare, de exemplu ( 1-n). Asupra acestui "volum unitar" al unui mediu poros actioneaza urmatoarele forte : greutatea proprie a volumului / presiunea hidrostatica a apei, asupra partilor solide / fortele de frecare intre apa si particulele solide, atunci cand apa trece prin porii mediului. Suma geometrica a acestor forte determina Forta totala care actioneaza asupra unui volum unitar al unui mediu poros prin care apa se misca laminar cu o viteza bine calculata.
Calculul infiltratiei se poate face prin metoda functiilor, o metoda complicata, dar si prin metoda fragmentelor. Prin metoda fragmentelor, se pot calcula, sectiuni compuse si chiar complicate de constructii hidrotehnice, TOATE elementele hidraulice necesare, ca : debitul, viteza si presiunea apei in fiecare punct. Metoda consta in impartirea zonei de infiltratie, prin plane verticale, considerate ca suprafete echipotentiale, in fragmente pentru care elementele hidraulice pot fi usor determinate. Deci, zona infiltratiei este impartita in trei fragmente. In mod aproximativ, pentru adancimi mari, planele verticale se duc prin palplanse sau prin varfurile dintilor barajelor si sunt considerate plane echipotentiale. Solutiile exacte date de metoda fragmentelor pot fi folosite la calculul tuturor claselor de constructii hidrotehnice chiar in stadiul de anteproiect. In stadiul de proiect tehnic, calculul dupa aceasta metoda este permis pentru constructii de clasa II si III. Calculul se face pentru fiecare fragment de constructie stabilindu-se un indice al formei fragmentului, pentru diferite forme ale fragmentelor : Tipul I , Radier asezat pe un strat permeabil/
Tipul II, se calculeaza petete de palplase / Tipul III, Radier si palplanse / Tipul IV, Radier si perete de palplanse. Acest lucru se face, fie prin incercari ,cu ajutorul tabelelor functiilor eliptice, fie cu ajutorul graficului / Tipul V, Radier si pereti de palplanse egali in amonte si in aval / Tipul VI, Radier si pereti de palplanse neegali in amonte si in aval .
Problema de rezolvat , de exemplu : Sa se determine debitul de apa care se infiltreaza pe sub un baraj ale carui elemente constructive sunt(.......), stiind ca barajul este fundat pe un strat aluvionar care are o grosime uniforma de 20 m si un coeficient de permeabilitate (K=....). Sub stratul aluvionar se gaseste roca de baza, impermeabila.
continuarea in 15
D.M.
14. Rezolvarea ecuatiilor diferentiale in cazul miscarii
laminare a apei
La rezolvarea ecuatiilor diferentiale ale miscarii laminare in cazul constructiei unui baraj pe un strat permeabil de grosime finita, trebuiesc luate in consideratie urmatoarele conditii limita : Dealungul fundului raului, in amonte si in aval , inaltimea de presiune este determinata prin liniile de nivel (A-A), amonte si (B-B),aval. Daca volumul lacului de acumulare(A-A) si al partii din aval (B-B) este suficient de mare, aceste niveluri pot fi considerate constante (H= constant). Curgerea se produce dealungul conturului stavilarului si dealungul fundului constructiei (fundatiei), unde ( h=constant). Aceiasi conditie exista si dealungul conturului care separa stratul permeabil de cel impermeabil. Diferentele dintre cele doua conture este egala cu debitul de infiltratie. Curgerea dealungul stavilarului este impusa de conturul constructiei;
suprafata de apa nu este libera pe tot parcursul , ci se gaseste sub o anumita presiune, determinata de energia potentiala in fiecare punct.
In cazul unui baraj
de pamant prin care se produce un curent de infiltratie ,
unde (A-A) debitul de apa in amonte si (B-B) debitul de apa se afla la fundul constructiei, se produce un curent de infiltratie prin corpul barajului, problemele principale care trebuiesc rezolvate sunt urmatoarele : sa se calculeze presiunea din baraj / curba suprafetei libere a fundului lacului de acumulare / se va masura distanta de la fundul lacului de acumulare pana la fundul constructiei (fundatia) barajului / marimea debitului de infiltratie. Conditiile limita sunt urmatoarele : dealungul conturului constructiei in care apa se afla in amonte si a conturului unde apa se afla in aval, presiunea apei trebuie sa fie constanta (H), adica (H1) din amonte sa fie egala cu (H2) din aval ,trebuie ca aceste elemente sa fie constante obligatoriu pentru ca constructia sa reziste.
Fortele pe care curentul de apa dintr-un mediu poros le exercita asupra partilor solide se determina tinand cont de urmatoarele : volumul partilor solide sa fie egal cu suprafata partilor solide in fiecare sectiune care se presupune a avea aceeasi valoare, de exemplu ( 1-n). Asupra acestui "volum unitar" al unui mediu poros actioneaza urmatoarele forte : greutatea proprie a volumului / presiunea hidrostatica a apei, asupra partilor solide / fortele de frecare intre apa si particulele solide, atunci cand apa trece prin porii mediului. Suma geometrica a acestor forte determina Forta totala care actioneaza asupra unui volum unitar al unui mediu poros prin care apa se misca laminar cu o viteza bine calculata.
Calculul infiltratiei se poate face prin metoda functiilor, o metoda complicata, dar si prin metoda fragmentelor. Prin metoda fragmentelor, se pot calcula, sectiuni compuse si chiar complicate de constructii hidrotehnice, TOATE elementele hidraulice necesare, ca : debitul, viteza si presiunea apei in fiecare punct. Metoda consta in impartirea zonei de infiltratie, prin plane verticale, considerate ca suprafete echipotentiale, in fragmente pentru care elementele hidraulice pot fi usor determinate. Deci, zona infiltratiei este impartita in trei fragmente. In mod aproximativ, pentru adancimi mari, planele verticale se duc prin palplanse sau prin varfurile dintilor barajelor si sunt considerate plane echipotentiale. Solutiile exacte date de metoda fragmentelor pot fi folosite la calculul tuturor claselor de constructii hidrotehnice chiar in stadiul de anteproiect. In stadiul de proiect tehnic, calculul dupa aceasta metoda este permis pentru constructii de clasa II si III. Calculul se face pentru fiecare fragment de constructie stabilindu-se un indice al formei fragmentului, pentru diferite forme ale fragmentelor : Tipul I , Radier asezat pe un strat permeabil/
Tipul II, se calculeaza petete de palplase / Tipul III, Radier si palplanse / Tipul IV, Radier si perete de palplanse. Acest lucru se face, fie prin incercari ,cu ajutorul tabelelor functiilor eliptice, fie cu ajutorul graficului / Tipul V, Radier si pereti de palplanse egali in amonte si in aval / Tipul VI, Radier si pereti de palplanse neegali in amonte si in aval .
Problema de rezolvat , de exemplu : Sa se determine debitul de apa care se infiltreaza pe sub un baraj ale carui elemente constructive sunt(.......), stiind ca barajul este fundat pe un strat aluvionar care are o grosime uniforma de 20 m si un coeficient de permeabilitate (K=....). Sub stratul aluvionar se gaseste roca de baza, impermeabila.
continuarea in 15
D.M.
@13 Rezolvarea aproximativa a problemei scurgerii apei printr-un mediu poros
mecanica pamanturilor-probleme de geologie inginereasca
13. Rezolvarea aproximativa a problemei scurgerii
apei printr-un mediu poros
Sa consideram spre studiu un mediu dispers,omogen,izotrop si ca golurile in acest mediu sunt asezate regulat astfel incat pentru orice sectiune de suprafata F, sectiunea suprafetei ocupata de faza solida este (1-n).F, iar pentru faza lichida (n.F). Miscarea apei intr-un astfel de mediu este caracterizata, in orice punct, prin vectorul vitezei v=f.(x.y), care este o functie a coordonatelor punctului respectiv, si prin valoarea scalara a presiunii care exercita in acel punct si care este, tot o functie a coordonatelor acelui punct.O particula de lichid care se misca in interiorul mediului poros va descrie, in general,o curba numita "linie de curent". Se vorbeste, in acest caz,de o miscare laminara permanenta a apei. In majoritatea cazurilor se va considera o miscare plana, adica o miscare la care toate liniile de curent sunt paralele cu un anumit plan, fiind astfel suficient sa se studieze miscarea apei subterane intr-un singur plan.Calculul infiltratiilor sub constructiile hidrotehnice se va face dupa anumite standarde si se va considera ca miscarea apei subterane se face intr-un plan (orizontal sau vertical) raportul dintre dimensiunile sectiunii transversale si lungimea constructiei ( a fundatiei) este mai mare decat doi. Pentru rezolvarea aproximativa a unor probleme de curgere a apei prin medii poroase se presupune ca liniile de curent sunt paralele cu liniile de curent al constructiei sub care curge apa subterana, iar valoarea (i) numita gradient hidraulic, este constanta pe tot parcursul curgerii. Inaltimea de presiune (H)scade liniar dealungul liniei de curent, ( prin gradient hidraulic se intelege scaderea presiunii pe unitate de lungime de parcurs). Astfel se poate determina presiunea apei sub constructiile hidraulice la care exista o diferenta de nivel intre parametrul amonte si cel aval. Sa consideram un perete vertical(stavilar) care sprijina o sapatura de fundatie. Nivelul apelor subterane in spatele peretelui vertical se afla la o inaltime ( H), iar in incinta sapaturii, nivelul apei tinut permanent la nivelul unui punct (B). Considerand "linia de curent" paralela cu conturul peretelui vertical, lungimea drumului parcurs de curentul apei se calculeaza in functie si de gradientul hidraulic. Presiunea apei scade, liniar, dealungul peretelui vertical, iar linia de presiune nu este inclinata la 45* fata de verticala, ci are o panta astfel ca presiunea apei trebuie sa atinga valoarea zero. Cand presiunea hidraulica este egala cu presiunea hidrostatica are loc pierderea de presiune, pentru un gradient hidraulic (i). Din punct de vedere fizic, pierderea de presiune la curgerea apei printr-un mediu poros se explica prin fortele de frecare care se exercita asupra apei curgatoare in porii terenului. Sa consideram o incinta de sapatura, ingradita de o parte si de alta de pereti verticali (palplanse). Fundul sapaturii (B-B) se gaseste, de exemplu, la o adancime (h) sub nivelul apelor subterane (A-A). Daca prin pompare continua se tine apa din interiorul sapaturii la nivelul (B-B), din cauza diferentei de nivel se produce o scurgere continua dela (A-A) spe (B-B). Sapatura este sprijinita cu un perete continuu si etans de catre palplase. Varful palplansei se afla la o adancime (t) , sub nivelul (B-B).Inginerul va face mai multe calcule legate de :
valoarea gradientului hidraulic/ va stabili valoarea fortelor care actioneaza asupra pamantului / valoarea presiunii apei subterane asupra solidului , etc. etc, in scopul stabilirii coeficientului de siguranta a fundatiei.
Aceasta metoda de rezolvare a problemei scurgerii apei implica,dupa cum am vazut,rezolvarea unor probleme dificile din teoria functiilor, si se constata o metoda de rezolvare complicata. La constructia unui baraj, de exemplu,prin constructia caruia se creaza o diferenta de nivel intre amonte si aval.Barajul consta din corpul barajului(rigid, impermeabil) si din distrugatorul de energie. Portiunea din amonte este considerata impermeabila, dar flexibila, si are rolul de a impiedica infiltratia pe aceasta zona, iar o alta portiune (risberma) are rolul de a impiedica efectul eroziunii din cauza vitezei curentului apei. Pe lungimea drumului de infiltratie, se va executa palplanse sau dinti din beton. Pentru dimensionarea fundatiei barajului este necesar sa se cunoasca urmatoarele valori :presiunea apei- asupra barajului si asupra constructiilor anexe : palplanse, distrugator, etc, in fiecare punct al curentului de apa; viteza - forta hidrodinamica a curentului de apa in fiecare punct al mediului poros, atat in interior cat si pe suprafetele sale limita ; debitul de infiltratie sub baraj in unitatea de timp.
continuarea in 14
D.M.
13. Rezolvarea aproximativa a problemei scurgerii
apei printr-un mediu poros
Sa consideram spre studiu un mediu dispers,omogen,izotrop si ca golurile in acest mediu sunt asezate regulat astfel incat pentru orice sectiune de suprafata F, sectiunea suprafetei ocupata de faza solida este (1-n).F, iar pentru faza lichida (n.F). Miscarea apei intr-un astfel de mediu este caracterizata, in orice punct, prin vectorul vitezei v=f.(x.y), care este o functie a coordonatelor punctului respectiv, si prin valoarea scalara a presiunii care exercita in acel punct si care este, tot o functie a coordonatelor acelui punct.O particula de lichid care se misca in interiorul mediului poros va descrie, in general,o curba numita "linie de curent". Se vorbeste, in acest caz,de o miscare laminara permanenta a apei. In majoritatea cazurilor se va considera o miscare plana, adica o miscare la care toate liniile de curent sunt paralele cu un anumit plan, fiind astfel suficient sa se studieze miscarea apei subterane intr-un singur plan.Calculul infiltratiilor sub constructiile hidrotehnice se va face dupa anumite standarde si se va considera ca miscarea apei subterane se face intr-un plan (orizontal sau vertical) raportul dintre dimensiunile sectiunii transversale si lungimea constructiei ( a fundatiei) este mai mare decat doi. Pentru rezolvarea aproximativa a unor probleme de curgere a apei prin medii poroase se presupune ca liniile de curent sunt paralele cu liniile de curent al constructiei sub care curge apa subterana, iar valoarea (i) numita gradient hidraulic, este constanta pe tot parcursul curgerii. Inaltimea de presiune (H)scade liniar dealungul liniei de curent, ( prin gradient hidraulic se intelege scaderea presiunii pe unitate de lungime de parcurs). Astfel se poate determina presiunea apei sub constructiile hidraulice la care exista o diferenta de nivel intre parametrul amonte si cel aval. Sa consideram un perete vertical(stavilar) care sprijina o sapatura de fundatie. Nivelul apelor subterane in spatele peretelui vertical se afla la o inaltime ( H), iar in incinta sapaturii, nivelul apei tinut permanent la nivelul unui punct (B). Considerand "linia de curent" paralela cu conturul peretelui vertical, lungimea drumului parcurs de curentul apei se calculeaza in functie si de gradientul hidraulic. Presiunea apei scade, liniar, dealungul peretelui vertical, iar linia de presiune nu este inclinata la 45* fata de verticala, ci are o panta astfel ca presiunea apei trebuie sa atinga valoarea zero. Cand presiunea hidraulica este egala cu presiunea hidrostatica are loc pierderea de presiune, pentru un gradient hidraulic (i). Din punct de vedere fizic, pierderea de presiune la curgerea apei printr-un mediu poros se explica prin fortele de frecare care se exercita asupra apei curgatoare in porii terenului. Sa consideram o incinta de sapatura, ingradita de o parte si de alta de pereti verticali (palplanse). Fundul sapaturii (B-B) se gaseste, de exemplu, la o adancime (h) sub nivelul apelor subterane (A-A). Daca prin pompare continua se tine apa din interiorul sapaturii la nivelul (B-B), din cauza diferentei de nivel se produce o scurgere continua dela (A-A) spe (B-B). Sapatura este sprijinita cu un perete continuu si etans de catre palplase. Varful palplansei se afla la o adancime (t) , sub nivelul (B-B).Inginerul va face mai multe calcule legate de :
valoarea gradientului hidraulic/ va stabili valoarea fortelor care actioneaza asupra pamantului / valoarea presiunii apei subterane asupra solidului , etc. etc, in scopul stabilirii coeficientului de siguranta a fundatiei.
Aceasta metoda de rezolvare a problemei scurgerii apei implica,dupa cum am vazut,rezolvarea unor probleme dificile din teoria functiilor, si se constata o metoda de rezolvare complicata. La constructia unui baraj, de exemplu,prin constructia caruia se creaza o diferenta de nivel intre amonte si aval.Barajul consta din corpul barajului(rigid, impermeabil) si din distrugatorul de energie. Portiunea din amonte este considerata impermeabila, dar flexibila, si are rolul de a impiedica infiltratia pe aceasta zona, iar o alta portiune (risberma) are rolul de a impiedica efectul eroziunii din cauza vitezei curentului apei. Pe lungimea drumului de infiltratie, se va executa palplanse sau dinti din beton. Pentru dimensionarea fundatiei barajului este necesar sa se cunoasca urmatoarele valori :presiunea apei- asupra barajului si asupra constructiilor anexe : palplanse, distrugator, etc, in fiecare punct al curentului de apa; viteza - forta hidrodinamica a curentului de apa in fiecare punct al mediului poros, atat in interior cat si pe suprafetele sale limita ; debitul de infiltratie sub baraj in unitatea de timp.
continuarea in 14
D.M.
duminică, 29 martie 2015
@12 Mecanica fluidelor in mecanica maselor de pamant
mihaiiasiromania.blogspot.ro
mecanica pamanturilor- problema de geologie inginereasca
12. Mecanica fluidelor in mecanica maselor de
pamant
Masivul de pamant este un corp care se compune din doua sau trei faze : solida / lichida / gazoasa. Prin aplicarea fortelor exterioare pe o suprafata limita ,starea de tensiune interioara ,a masivului de pamant se schimba . Schimbarea tensiunii interioare implica si schimbarea tensorului sferic al eforturilor care actioneaza asupra fazei lichide. La executia constructiilor subterane trebuie sa se aiba in vedere si legile miscarii apei printr-un mediu poros, adica legile care determina starea de miscare a fazei lichide din masa de pamant si fortele pe care apa de exercita in timpul miscarii.Variatia in timp a fortelor de interactiune dintre particulele solide, determinata de efectul miscarii apei, provoaca, dupa legile mecanicei maselor de pamant, si variatia volumului masei de pamant care se va tine cont in Consolidarea stratelor de pamant. Apa subterana exercita, asupra tuturor corpurilor care se afla sub nivelul ei, o subpresiune care, dupa principiul lui Arhimede, este egala cu greutatea volumului de apa deslocuit de aceste corpuri. Subpresiunea apei este, in general
defavorabila stabilitatii constructiilor si trebuie luata in consideratie la calculul cazurilor celor mai defavorabile. Ca nivel al apei trebuie luat cel mai ridicat nivel cunoscut. In cazul cand fundatia este asezata sub apa, pe un strat impermeabil de multe ori se pune problema daca subpresiunea este activa.Acesta este cazul stratului de fundatie constituit din stanca sau dintr-un strat de argila compacta. Din cauza nesigurantei ca etanseitatea ar fi asigurata si din cauza lipsei de uniformitate a suprafetelor de contact intre fundatie si teren, o strecurare de apa trebuie luata in consideratie. Se recomanda sa se tina seama de subpresiune pe toata latimea fundatiei. In cazul unei stanci compacte, se va admite reducerea suprafetei de atac a subpresiunii care are o importanta deosebita in calculul barajelor de greutate, deoarece dimensiunile barajului sunt influentate de valoarea acestei subpresiuni.
continuare in 13
D.M.
mecanica pamanturilor- problema de geologie inginereasca
12. Mecanica fluidelor in mecanica maselor de
pamant
Masivul de pamant este un corp care se compune din doua sau trei faze : solida / lichida / gazoasa. Prin aplicarea fortelor exterioare pe o suprafata limita ,starea de tensiune interioara ,a masivului de pamant se schimba . Schimbarea tensiunii interioare implica si schimbarea tensorului sferic al eforturilor care actioneaza asupra fazei lichide. La executia constructiilor subterane trebuie sa se aiba in vedere si legile miscarii apei printr-un mediu poros, adica legile care determina starea de miscare a fazei lichide din masa de pamant si fortele pe care apa de exercita in timpul miscarii.Variatia in timp a fortelor de interactiune dintre particulele solide, determinata de efectul miscarii apei, provoaca, dupa legile mecanicei maselor de pamant, si variatia volumului masei de pamant care se va tine cont in Consolidarea stratelor de pamant. Apa subterana exercita, asupra tuturor corpurilor care se afla sub nivelul ei, o subpresiune care, dupa principiul lui Arhimede, este egala cu greutatea volumului de apa deslocuit de aceste corpuri. Subpresiunea apei este, in general
defavorabila stabilitatii constructiilor si trebuie luata in consideratie la calculul cazurilor celor mai defavorabile. Ca nivel al apei trebuie luat cel mai ridicat nivel cunoscut. In cazul cand fundatia este asezata sub apa, pe un strat impermeabil de multe ori se pune problema daca subpresiunea este activa.Acesta este cazul stratului de fundatie constituit din stanca sau dintr-un strat de argila compacta. Din cauza nesigurantei ca etanseitatea ar fi asigurata si din cauza lipsei de uniformitate a suprafetelor de contact intre fundatie si teren, o strecurare de apa trebuie luata in consideratie. Se recomanda sa se tina seama de subpresiune pe toata latimea fundatiei. In cazul unei stanci compacte, se va admite reducerea suprafetei de atac a subpresiunii care are o importanta deosebita in calculul barajelor de greutate, deoarece dimensiunile barajului sunt influentate de valoarea acestei subpresiuni.
continuare in 13
D.M.
sâmbătă, 28 martie 2015
@11 Sarcina critica de rupere a pamantului in fundatie
mihaiiasiromania.blogspot.ro
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
11. Sarcina critica de rupere a pamantului in
fundatie
Interpretand sensul fizic al fenomenelor asa cum ele decurg la proba de incercare descrisa in (10), se constata urmatoarele :In urma cresterii sarcinii aplicate pe pamantul de fundatie, eforturile care se nasc in interiorul stratelor de pamant devin atat de mari, incat deformatiile produse nu mai variaza liniar cu eforturile. Eforturile ating valoarea limita de rezistenta a pamantului respectiv, exprimata prin curba intrinseca (in grafic) in zone din ce in ce mai intinse. In aceste zone, masa de pamant nu se mai gaseste in stare de echilibru interior, si capata deformatii plastice continue, iar dealungul anumitor suprafete, numite suprafete de alunecare, se produce o curgere plastica a pamantului. In acest caz se produce fenomenul de rupere a pamantului si sarcina care il provoaca este definita ca sarcina limita. Astfel, determinarea sarcinii limita este redusa tot la o problema de stare limita a eforturilor,asa cum aceste probleme au fost tratate anterior. Sub talpa fundatiei se formeaza zone de stare activa, care imping stratele adiacente inafara, prin invingerea presiunii pasive a masivului de pamant. Calculul sarcinii critice este deci strans legat de problema impingerii pasive, iar solutionarea problemei deformarii sarcinii critice a fundatiilor se bazeaza pe diferite metode de inginerie prin formule matematice pentru determinarea sarcinii critice la mase de pamant necoezive. Prin observatii in teren cat si in modele din laborator, se constata ca in cazul ruperii masivului de pamant, se formeaza zone, de diferite plane de alunecare- in afara de cele orizontale si verticale - legate intre ele prin suprafete curbe de alunecare. Calculele pentru stabilirea sarcinii de rupere trebuie sa plece de fapt de la ipoteza suprafetelor de alunecare curbe.
In cazul in care sarcina aplicata pe fundatie este atat de mare incat sa produca starea limita de echilibru, se deosebesc trei zone de formare de suprafete de alunecare : In zona I , sub talpa de fundatie, din cauza simetriei si a lipsei unei forte tangentiale, planele orizontale si cele verticale sunt plane principale de eforturi. Astfel, in zona I se vor forma, la limita,suprafete plane de alunecare, pentru starea activa. In zona III se formeaza starea limita pasiva, in zona II se formeaza suprafetele de alunecare curbe, numite si spirale logaritmice . In stare de deformatie plastica, stratele din zona I se deplaseaza lateral si imping inafara stratele din zonele II si III. Fundatia se cufunda vertical. In ipoteza formarii suprafetelor curbe de alunecare, se pot calcula eforturile in diferite zone de alunecare, plecand dela conditia ca, dealungul curbelor de alunecare, eforturile trebuie sa atinga anumite valori limita, obtinandu-se conditiile de echilibru limita si valoarea sarcinii critice. Din punct de vedere teoretic, formarea curbelor de alunecare este posibila numai daca se neglijeaza greutatea proprie a prismelor de alunecare. Se vor face calcule pentru stabilirea liniilor de alunecare pentru pamanturile argiloase, pamanturile nisipoase, pamanturi coezive (pamant pur). Problema devine mai dificila, daca se ia in consideratie si influenta greutatii proprii a pamantului de sub talpa fundatiei.
La pamanturile cu compresibilitate mare si cu rezistenta la forfecare relativ mare, inainte de a se produce cedarea prin ruptura generala , au loc tasari mari, astfel ca nu se poate considera ca sarcina portanta ca este sarcina care produce ruperea generala, ci o sarcina mult mai mica, la care tasarile cresc peste limitele admisibile (sarcina care da ruptura locala). La aceste pamanturi, presiunea activa care se produce prin comprimarea pamantului sub sarcina este mai mica decat rezistenta presiunii pasive a partilor laterale. La fundatii izolate circulare, patrate sau dreptunghiulare, cu laturile de acelasi ordin de marime, sarcina portanta este diferita, deoarece intervine rezistenta la dislocare a terenului pe toate laturile. Pentru toate tipurile de fundatii : de mica adancime - circulara, de mica adancime-patrata, fundatii continue, fundatii izolate se va calcula riguros sarcina portanta printr-o serie de formule matematice pentru talpa fundatiei, presiunea laterala si verticala a pamantului aflat deasupra varfului, puterea de rezistenta din frecarea laterala. In cazul pamanturilor coezive se mai adauga termenul datorit coeziunii. Pentru calculul pilotilor se vor folosi formule matematice respectiv tabele matematice functie de diametrul pilotului.
continuare in @12
D.M.
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
11. Sarcina critica de rupere a pamantului in
fundatie
Interpretand sensul fizic al fenomenelor asa cum ele decurg la proba de incercare descrisa in (10), se constata urmatoarele :In urma cresterii sarcinii aplicate pe pamantul de fundatie, eforturile care se nasc in interiorul stratelor de pamant devin atat de mari, incat deformatiile produse nu mai variaza liniar cu eforturile. Eforturile ating valoarea limita de rezistenta a pamantului respectiv, exprimata prin curba intrinseca (in grafic) in zone din ce in ce mai intinse. In aceste zone, masa de pamant nu se mai gaseste in stare de echilibru interior, si capata deformatii plastice continue, iar dealungul anumitor suprafete, numite suprafete de alunecare, se produce o curgere plastica a pamantului. In acest caz se produce fenomenul de rupere a pamantului si sarcina care il provoaca este definita ca sarcina limita. Astfel, determinarea sarcinii limita este redusa tot la o problema de stare limita a eforturilor,asa cum aceste probleme au fost tratate anterior. Sub talpa fundatiei se formeaza zone de stare activa, care imping stratele adiacente inafara, prin invingerea presiunii pasive a masivului de pamant. Calculul sarcinii critice este deci strans legat de problema impingerii pasive, iar solutionarea problemei deformarii sarcinii critice a fundatiilor se bazeaza pe diferite metode de inginerie prin formule matematice pentru determinarea sarcinii critice la mase de pamant necoezive. Prin observatii in teren cat si in modele din laborator, se constata ca in cazul ruperii masivului de pamant, se formeaza zone, de diferite plane de alunecare- in afara de cele orizontale si verticale - legate intre ele prin suprafete curbe de alunecare. Calculele pentru stabilirea sarcinii de rupere trebuie sa plece de fapt de la ipoteza suprafetelor de alunecare curbe.
In cazul in care sarcina aplicata pe fundatie este atat de mare incat sa produca starea limita de echilibru, se deosebesc trei zone de formare de suprafete de alunecare : In zona I , sub talpa de fundatie, din cauza simetriei si a lipsei unei forte tangentiale, planele orizontale si cele verticale sunt plane principale de eforturi. Astfel, in zona I se vor forma, la limita,suprafete plane de alunecare, pentru starea activa. In zona III se formeaza starea limita pasiva, in zona II se formeaza suprafetele de alunecare curbe, numite si spirale logaritmice . In stare de deformatie plastica, stratele din zona I se deplaseaza lateral si imping inafara stratele din zonele II si III. Fundatia se cufunda vertical. In ipoteza formarii suprafetelor curbe de alunecare, se pot calcula eforturile in diferite zone de alunecare, plecand dela conditia ca, dealungul curbelor de alunecare, eforturile trebuie sa atinga anumite valori limita, obtinandu-se conditiile de echilibru limita si valoarea sarcinii critice. Din punct de vedere teoretic, formarea curbelor de alunecare este posibila numai daca se neglijeaza greutatea proprie a prismelor de alunecare. Se vor face calcule pentru stabilirea liniilor de alunecare pentru pamanturile argiloase, pamanturile nisipoase, pamanturi coezive (pamant pur). Problema devine mai dificila, daca se ia in consideratie si influenta greutatii proprii a pamantului de sub talpa fundatiei.
La pamanturile cu compresibilitate mare si cu rezistenta la forfecare relativ mare, inainte de a se produce cedarea prin ruptura generala , au loc tasari mari, astfel ca nu se poate considera ca sarcina portanta ca este sarcina care produce ruperea generala, ci o sarcina mult mai mica, la care tasarile cresc peste limitele admisibile (sarcina care da ruptura locala). La aceste pamanturi, presiunea activa care se produce prin comprimarea pamantului sub sarcina este mai mica decat rezistenta presiunii pasive a partilor laterale. La fundatii izolate circulare, patrate sau dreptunghiulare, cu laturile de acelasi ordin de marime, sarcina portanta este diferita, deoarece intervine rezistenta la dislocare a terenului pe toate laturile. Pentru toate tipurile de fundatii : de mica adancime - circulara, de mica adancime-patrata, fundatii continue, fundatii izolate se va calcula riguros sarcina portanta printr-o serie de formule matematice pentru talpa fundatiei, presiunea laterala si verticala a pamantului aflat deasupra varfului, puterea de rezistenta din frecarea laterala. In cazul pamanturilor coezive se mai adauga termenul datorit coeziunii. Pentru calculul pilotilor se vor folosi formule matematice respectiv tabele matematice functie de diametrul pilotului.
continuare in @12
D.M.
@10 Capacitatea portanta a fundatiilor
mihaiiasiromania.blogspot.ro
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
10 Capacitatea portanta a Fundatiilor
Fundatia constructiei are rolul de a transmite sarcinile care actioneaza asupra constructiei, la stratele de pamant pe care este asezata, in asa fel incat sa nu se produca deplasari incompatibile cu scopul constructiei si cu conditiile statice in care a fost calculata. Fundatia este asezata la o oarecare adancime, de la suprafata terenului, pe un strat de pamant ale carui calitati mecanice si fizice sunt cunoscute prin incercari de laborator care se extind si asupra stratelor situate la o adancime pana la care se resimte efectul incarcarilor. Adancimea minima de cercetare este stabilita prin STAS... Daca sarcina transmisa de fundatie depaseste greutatea pamantului deslocuit, se nasc in interiorul masivului de pamant din jurul fundatiei eforturi suplimentare, care produc deformatii elastice si, eventual, plastice, care la un moment dat pot provoca distrugerea echilibrului interior al masivului. In general, fundatiile pot fi continue sau izolate. I cazul fundatiilor continue, sarcinile se transmit in mod uniform dealungul lor, iar latimea fundatiei este relativ mica fata de lungimea ei. Fundatiile izolate au o baza patrata, dreptunghiulara sau circulara.
In cazul fundatiilor continue, problema gasirii eforturilor si a deformatiilor sub talpa fundatiei este o problema plana ; in cazul fundatiilor izolate, ea devine o problema in spatiu, care, din punct de vedere matematic si fizic, prezinta multe complicatii. Problema principala care se pune la calculul unei fundatii este de a determina cat de mari pot fi eforturile transmise de constructie pe talpa ei, fara a se periclita stabilitatea echilibrului masivului de pamant pe care este asezata constructia, date fiind dimensiunile fundatiei si caracteristicile fizice ale stratelor de pamant care compun masivul. Pentru a defini notiunea de sarcina limita trebuie stabilit modul in care se produce ruperea stratului de pamant. In acest scop este util sa se urmareasca executarea unei probe de incercare, prin aplicarea unei sarcini crescande pe o placa asezata pe stratul de pamant respectiv,si sa se inregistreze deformatiile produse. La inceput, tasarile cresc in mica masura cu cresterea sarcinii aplicate; apoi, la o anumita sarcina, se produce o cufundare brusca a constructiei, masele de pamant din jurul placii fiind impinse in afara. Deci, deformatiile cresc neliniar cu cresterea sarcinii ; se produce intai deformatii plastice sub talpa placii de fundatie si in apropierea marginilor ei, ca apoi deformatiile sa devina excesiv de mari, masele de pamant din jurul fundatiei va incepe sa se disloce.
Pe baza acestor criterii se va calcula sarcina limita a unei fundatii.
continuare in 11
D.M.
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
10 Capacitatea portanta a Fundatiilor
Fundatia constructiei are rolul de a transmite sarcinile care actioneaza asupra constructiei, la stratele de pamant pe care este asezata, in asa fel incat sa nu se produca deplasari incompatibile cu scopul constructiei si cu conditiile statice in care a fost calculata. Fundatia este asezata la o oarecare adancime, de la suprafata terenului, pe un strat de pamant ale carui calitati mecanice si fizice sunt cunoscute prin incercari de laborator care se extind si asupra stratelor situate la o adancime pana la care se resimte efectul incarcarilor. Adancimea minima de cercetare este stabilita prin STAS... Daca sarcina transmisa de fundatie depaseste greutatea pamantului deslocuit, se nasc in interiorul masivului de pamant din jurul fundatiei eforturi suplimentare, care produc deformatii elastice si, eventual, plastice, care la un moment dat pot provoca distrugerea echilibrului interior al masivului. In general, fundatiile pot fi continue sau izolate. I cazul fundatiilor continue, sarcinile se transmit in mod uniform dealungul lor, iar latimea fundatiei este relativ mica fata de lungimea ei. Fundatiile izolate au o baza patrata, dreptunghiulara sau circulara.
In cazul fundatiilor continue, problema gasirii eforturilor si a deformatiilor sub talpa fundatiei este o problema plana ; in cazul fundatiilor izolate, ea devine o problema in spatiu, care, din punct de vedere matematic si fizic, prezinta multe complicatii. Problema principala care se pune la calculul unei fundatii este de a determina cat de mari pot fi eforturile transmise de constructie pe talpa ei, fara a se periclita stabilitatea echilibrului masivului de pamant pe care este asezata constructia, date fiind dimensiunile fundatiei si caracteristicile fizice ale stratelor de pamant care compun masivul. Pentru a defini notiunea de sarcina limita trebuie stabilit modul in care se produce ruperea stratului de pamant. In acest scop este util sa se urmareasca executarea unei probe de incercare, prin aplicarea unei sarcini crescande pe o placa asezata pe stratul de pamant respectiv,si sa se inregistreze deformatiile produse. La inceput, tasarile cresc in mica masura cu cresterea sarcinii aplicate; apoi, la o anumita sarcina, se produce o cufundare brusca a constructiei, masele de pamant din jurul placii fiind impinse in afara. Deci, deformatiile cresc neliniar cu cresterea sarcinii ; se produce intai deformatii plastice sub talpa placii de fundatie si in apropierea marginilor ei, ca apoi deformatiile sa devina excesiv de mari, masele de pamant din jurul fundatiei va incepe sa se disloce.
Pe baza acestor criterii se va calcula sarcina limita a unei fundatii.
continuare in 11
D.M.
@ 9 Despre presiunea pasiva a pamantului
mihaiiasiromania.blogspot.ro
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
09 Despre presiunea pasiva a pamantului
Constructiile subterane contin adeseori elemente care, prin modul transmiterii fortelor, sunt considerate ca incastrate in pamant. Fortele transmise de constructie la locul de incastrare produc impingeri pe suprafata de contact dintre constructie si pamant. Aceste impingeri provoaca, in interiorul masei de pamant, eforturi care pot atinge valori mai mari decat rezistentele limita ale pamantului respectiv. In acest caz, se formeaza plane de alunecare, masa de pamant ajunge in stare de deformatie plastica, iar pamantul nu mai este in stare sa preia fortele de rezemare transmise in zona de incastrare. In urma actiunii fortelor exterioare asupra partii superioare a culcei masivului de pamant alaturat care,prin rezistenta pe care o opune dislocarii, mareste gradul de stabilitate al constructiei si deci functioneaza ca o palplansa incastrata in pamant. In urma actiunii fortelor exterioare asupra partii superioare a palplansei
, aceasta are tendinta de a se roti in jurul unui punct (A), exercitand presiuni asupra pamantului inconjurator, ( pe portiunea BCD). In asemenea cazuri, masivul de pamant care primeste impingerea opune o reactiune egala si de sens contrar cu aceasta. Reactiunea maxima pe care pamantul o poate opune dealungul unei suprafete se numeste impingerea pasiva a pamantului. Daca presiunea aplicata depaseste impingerea pasiva, in masa de pamant apar suprafete de alunecare si se produce dislocarea masivului. In cazul unui zid executat intre doua maluri de pamant, pe care le sustine, se poate intampla ca, prin impingerea activa a unuia dintre ele, celalalt sa fie dislocat. In aceasta situatie actioneaza simultan, asupra constructiei, dintr-o parte impingerea activa
, iar din cealalta parte impingerea pasiva a pamantului. Stabilitatea zidului este imbunatatita de impingerea pasiva a celuilalt mal, care se opune miscarii sistemului.La verificarea stabilitatii zidului, este necesara cunoasterea valorii impingerii pasive care se opune impingerii active pentru a nu se produce dislocarea terenului in jurul constructiei de fundatie. Analog este cazul unei gropi de fundatie sprijinite. Daca la un moment dat unul dintre pereti exercita o presiune activa mai mare ( de exemplu, in partea opusa a gropii circula vehicule
, care dau o suprasarcina) pe peretele opus se dezvolta forte pasive care pot atinge valoarea lor maxima(impingere pasiva). Suprasarcina pe teren poate proveni si din executarea, in apropierea gropii, a unui rambleu, sau din greutatea unei stive de materiale. Desi pentru calculul stabilitatii constructiilor definitive nu se poate lua in consideratie influenta presiunii pasive, totusi cunoasterea ei formeaza baza teoriei capacitatii portante a fundatiilor si constituie unul dintre cele mai importante capitole ale mecanicei maselor de pamant.
continuare in 10
D.M.
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
09 Despre presiunea pasiva a pamantului
Constructiile subterane contin adeseori elemente care, prin modul transmiterii fortelor, sunt considerate ca incastrate in pamant. Fortele transmise de constructie la locul de incastrare produc impingeri pe suprafata de contact dintre constructie si pamant. Aceste impingeri provoaca, in interiorul masei de pamant, eforturi care pot atinge valori mai mari decat rezistentele limita ale pamantului respectiv. In acest caz, se formeaza plane de alunecare, masa de pamant ajunge in stare de deformatie plastica, iar pamantul nu mai este in stare sa preia fortele de rezemare transmise in zona de incastrare. In urma actiunii fortelor exterioare asupra partii superioare a culcei masivului de pamant alaturat care,prin rezistenta pe care o opune dislocarii, mareste gradul de stabilitate al constructiei si deci functioneaza ca o palplansa incastrata in pamant. In urma actiunii fortelor exterioare asupra partii superioare a palplansei
, aceasta are tendinta de a se roti in jurul unui punct (A), exercitand presiuni asupra pamantului inconjurator, ( pe portiunea BCD). In asemenea cazuri, masivul de pamant care primeste impingerea opune o reactiune egala si de sens contrar cu aceasta. Reactiunea maxima pe care pamantul o poate opune dealungul unei suprafete se numeste impingerea pasiva a pamantului. Daca presiunea aplicata depaseste impingerea pasiva, in masa de pamant apar suprafete de alunecare si se produce dislocarea masivului. In cazul unui zid executat intre doua maluri de pamant, pe care le sustine, se poate intampla ca, prin impingerea activa a unuia dintre ele, celalalt sa fie dislocat. In aceasta situatie actioneaza simultan, asupra constructiei, dintr-o parte impingerea activa
, iar din cealalta parte impingerea pasiva a pamantului. Stabilitatea zidului este imbunatatita de impingerea pasiva a celuilalt mal, care se opune miscarii sistemului.La verificarea stabilitatii zidului, este necesara cunoasterea valorii impingerii pasive care se opune impingerii active pentru a nu se produce dislocarea terenului in jurul constructiei de fundatie. Analog este cazul unei gropi de fundatie sprijinite. Daca la un moment dat unul dintre pereti exercita o presiune activa mai mare ( de exemplu, in partea opusa a gropii circula vehicule
, care dau o suprasarcina) pe peretele opus se dezvolta forte pasive care pot atinge valoarea lor maxima(impingere pasiva). Suprasarcina pe teren poate proveni si din executarea, in apropierea gropii, a unui rambleu, sau din greutatea unei stive de materiale. Desi pentru calculul stabilitatii constructiilor definitive nu se poate lua in consideratie influenta presiunii pasive, totusi cunoasterea ei formeaza baza teoriei capacitatii portante a fundatiilor si constituie unul dintre cele mai importante capitole ale mecanicei maselor de pamant.
continuare in 10
D.M.
vineri, 27 martie 2015
joi, 26 martie 2015
@ 8 Executarea filtrelor inverse in scopul consolidarii terenului
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
08 Executarea filtrelor inverse
Filtrele inverse, sunt straturi de pamanturi nisipoase, compuse din mai multe randuri, cu granulatia variabila dupa o lege bine determinata.
Primul strat al fitrului este in contact cu stratul de pamant natural,iar celelalte straturi, cu grosimi egale, se succed in ordinea granulatiei crescande, in sensul de curgere al apei, astfel incat, toate laolalta formeaza un strat, cu un grad mare de permeabilitate intre pamantul natural si corpul constructiei respective.
Filtrele inverse sunt o componenta importanta a celor mai multe constructii hidrotehnice si au rolul de a dirija curentul apei subterane si de a crea conditii mai bune pentru scurgerea acestora, asigurand astfel atat stabilitatea terenului de fundatii de sub constructie, cat si stabilitatea corpului fundatiei propriu zise, prin micsorarea subpresiunii. Astfel de filtre inverse se folosesc la parametrul aval al barajelor de pamant. Filtrele inverse trebuie sa dirijeze curentul de infiltratie din spre amonte spre piciorul aval al barajului, astfel incat liniile de curent sa nu cada perpendicular sau sub un unghi ascutit pe directia taluzului aval, ceea ce ar duce la prabusirea lui. La barajele din beton, mai ales la barajele de greutate, se prevad drenaje sub talpa de fundatie sau in interiorul barajului, in jurul nivelului apei din bieful aval, pentru a evita aparitia de subpresiuni pe talpa fundatiei, egale cu inaltimea coloanei de apa din amonte. Aceste drenaje sunt umplute cu pamanturi nisipoase, formand filtre inverse. In acelasi mod sunt executate drenurile pentru scurgerea apelor subterane, care se construiesc pentru protejarea constructiilor de pamant cum sunt :digurile si debleurile, ridicate in regiuni expuse pericolului de alunecare. Prin constituirea drenajelor se urmareste colectarea apelor care se infiltreaza prin crapaturile dela suprafata argilelor, dandu-se acestora posibilitatea de a se scurge in mod rapid. Filtrele inverse se folosesc si pentru a inconjura tevile puturilor forate din care se pompeaza, pentru alimentari cu apa, sau pentru evacuarea apei din incinta de fundatie. In concluzie,.. prin construirea filtrelor inverse se stabilesc puncte de plecare sigure pentru calculul hidraulic si de stabilitate al tuturor acestor constructii. Masurile constructive care se iau la proiectarea filtrelor trebuie sa asigure conditii hidraulice clare si convenabile. Rolul principal al filtrului este de a crea regiuni cu un gradient hidraulic scazut, deci fara pierderi de presiune, presiunea apei care curge prin filtru sa se apropie, ca valoare, de presiunea cea mai mica de la debusarea in aval.
continuare in 09
D.M.
08 Executarea filtrelor inverse
Filtrele inverse, sunt straturi de pamanturi nisipoase, compuse din mai multe randuri, cu granulatia variabila dupa o lege bine determinata.
Primul strat al fitrului este in contact cu stratul de pamant natural,iar celelalte straturi, cu grosimi egale, se succed in ordinea granulatiei crescande, in sensul de curgere al apei, astfel incat, toate laolalta formeaza un strat, cu un grad mare de permeabilitate intre pamantul natural si corpul constructiei respective.
Filtrele inverse sunt o componenta importanta a celor mai multe constructii hidrotehnice si au rolul de a dirija curentul apei subterane si de a crea conditii mai bune pentru scurgerea acestora, asigurand astfel atat stabilitatea terenului de fundatii de sub constructie, cat si stabilitatea corpului fundatiei propriu zise, prin micsorarea subpresiunii. Astfel de filtre inverse se folosesc la parametrul aval al barajelor de pamant. Filtrele inverse trebuie sa dirijeze curentul de infiltratie din spre amonte spre piciorul aval al barajului, astfel incat liniile de curent sa nu cada perpendicular sau sub un unghi ascutit pe directia taluzului aval, ceea ce ar duce la prabusirea lui. La barajele din beton, mai ales la barajele de greutate, se prevad drenaje sub talpa de fundatie sau in interiorul barajului, in jurul nivelului apei din bieful aval, pentru a evita aparitia de subpresiuni pe talpa fundatiei, egale cu inaltimea coloanei de apa din amonte. Aceste drenaje sunt umplute cu pamanturi nisipoase, formand filtre inverse. In acelasi mod sunt executate drenurile pentru scurgerea apelor subterane, care se construiesc pentru protejarea constructiilor de pamant cum sunt :digurile si debleurile, ridicate in regiuni expuse pericolului de alunecare. Prin constituirea drenajelor se urmareste colectarea apelor care se infiltreaza prin crapaturile dela suprafata argilelor, dandu-se acestora posibilitatea de a se scurge in mod rapid. Filtrele inverse se folosesc si pentru a inconjura tevile puturilor forate din care se pompeaza, pentru alimentari cu apa, sau pentru evacuarea apei din incinta de fundatie. In concluzie,.. prin construirea filtrelor inverse se stabilesc puncte de plecare sigure pentru calculul hidraulic si de stabilitate al tuturor acestor constructii. Masurile constructive care se iau la proiectarea filtrelor trebuie sa asigure conditii hidraulice clare si convenabile. Rolul principal al filtrului este de a crea regiuni cu un gradient hidraulic scazut, deci fara pierderi de presiune, presiunea apei care curge prin filtru sa se apropie, ca valoare, de presiunea cea mai mica de la debusarea in aval.
continuare in 09
D.M.
@ 7 Masuri artificiale pentru imbunatatirea pamanturilor de fundatii
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
07 Masuri pentru imbunatatirea pamanturilor
de fundatii
In perioada de seceta, la executarea soselelor de pamant sau la etansarea fundului si a peretilor canalelor, pamanturile vor fi tratate artificial cu adaus de sare, NaCl sau clorura de calciu, CaCl2.
In perioadele de seceta, fractiunea argiloasa pierde, prin evaporare, o parte din apa adsorbita, pierzandu-si prin aceasta si calitatile de liant al masei de pamant. Impiedicarea evaporarii apei in timp de seceta constituie o stabilizare a pamantului. Se realizeaza prin adaus de solutii de sare sau clorura de calciu. Intre substanta chimica adaugita si argila are loc fenomenul schimbului de ioni, prin care argila isi micsoreaza aciditatea, marindu-si puterea de adsorbtie. Apa hidroscopica este astfel legata mai puternic, evaporarea din perioada de seceta facandu-se cu mai multa greutate. Pentru tratamentele superficiale, la sosele de pamant, cantitatea de solutie necesara este de 0,5- 1 kg/mp sosea, la o grosime de 15 - 20 cm a corpului soselei.
Pamantul tratat cu natriu devine coeziv si capata o rezistenta considerabila la cedarea laterala. Prin tratarea cu solutii de sare a fost elaborata o metoda economica si eficace pentru reducerea pierderilor de apa prin infiltratii. Aceasta metoda este eficace si accesibila in lucrarile de irigatii prin canale de pamant.
Imbunatatirea pamanturilor pe cale artificiala se face si prin introducerea in pamant a unui curent electric :
- consolidarea pamantului prin electroosmoza sau prin - electrocataforeza metoda folosita la consolidarea pamantului la fundatia de piloti. Pilotii, imbracati cu camasi de tabla de aluminiu si trimiterea unui curent electric in teren prin aceste camasi. Metodele de stabilizare cu curent electric prezinta dezavantajul ca sunt costisitoare.
O alta metoda de consolidare artificiala a pamantului consta in injectarea solutiilor chimice prin presiune in pamanturi putin permeabile, insa aceasta metoda nu duce intotdeauna la rezultatul dorit, intrucat raza de actiune a diferitelor gauri de foraj este foarte mica, din cauza diametrului mic al porilor si din cauza efectului fortelor intermoleculare. O marire a presiunii de injectare duce la distrugerea consistentei pamanturilor.
Prin electroosmoza se introduce solutia chimica, silicat de sodiu, in cele mai fine interspatii moleculare, iar solutia chimica produce, prin gelificare, cimentarea (consolidarea) intregului masiv.
Alte metode de consolidare a terenurilor sunt filtrele inverse aplicabile in special in constructiilr hidrotehnice.
continuare in 08
D.M.
07 Masuri pentru imbunatatirea pamanturilor
de fundatii
In perioada de seceta, la executarea soselelor de pamant sau la etansarea fundului si a peretilor canalelor, pamanturile vor fi tratate artificial cu adaus de sare, NaCl sau clorura de calciu, CaCl2.
In perioadele de seceta, fractiunea argiloasa pierde, prin evaporare, o parte din apa adsorbita, pierzandu-si prin aceasta si calitatile de liant al masei de pamant. Impiedicarea evaporarii apei in timp de seceta constituie o stabilizare a pamantului. Se realizeaza prin adaus de solutii de sare sau clorura de calciu. Intre substanta chimica adaugita si argila are loc fenomenul schimbului de ioni, prin care argila isi micsoreaza aciditatea, marindu-si puterea de adsorbtie. Apa hidroscopica este astfel legata mai puternic, evaporarea din perioada de seceta facandu-se cu mai multa greutate. Pentru tratamentele superficiale, la sosele de pamant, cantitatea de solutie necesara este de 0,5- 1 kg/mp sosea, la o grosime de 15 - 20 cm a corpului soselei.
Pamantul tratat cu natriu devine coeziv si capata o rezistenta considerabila la cedarea laterala. Prin tratarea cu solutii de sare a fost elaborata o metoda economica si eficace pentru reducerea pierderilor de apa prin infiltratii. Aceasta metoda este eficace si accesibila in lucrarile de irigatii prin canale de pamant.
Imbunatatirea pamanturilor pe cale artificiala se face si prin introducerea in pamant a unui curent electric :
- consolidarea pamantului prin electroosmoza sau prin - electrocataforeza metoda folosita la consolidarea pamantului la fundatia de piloti. Pilotii, imbracati cu camasi de tabla de aluminiu si trimiterea unui curent electric in teren prin aceste camasi. Metodele de stabilizare cu curent electric prezinta dezavantajul ca sunt costisitoare.
O alta metoda de consolidare artificiala a pamantului consta in injectarea solutiilor chimice prin presiune in pamanturi putin permeabile, insa aceasta metoda nu duce intotdeauna la rezultatul dorit, intrucat raza de actiune a diferitelor gauri de foraj este foarte mica, din cauza diametrului mic al porilor si din cauza efectului fortelor intermoleculare. O marire a presiunii de injectare duce la distrugerea consistentei pamanturilor.
Prin electroosmoza se introduce solutia chimica, silicat de sodiu, in cele mai fine interspatii moleculare, iar solutia chimica produce, prin gelificare, cimentarea (consolidarea) intregului masiv.
Alte metode de consolidare a terenurilor sunt filtrele inverse aplicabile in special in constructiilr hidrotehnice.
continuare in 08
D.M.
miercuri, 25 martie 2015
@ 6 Efectele inghetului asupra stratului de pamant
mecanica pamanturilor, Probleme de geologie inginereasca
06 Efectele inghetului asupra stratului de pamant
Cercetari de laborator si observatii facute asupra comportarii la inghet a diferitelor categorii de pamanturi au aratat ca unele pamanturi sunt influentate mai defavorabil decat altele. O prima indicatie asupra gelivitatii o da granulometria. Astfel :
- Pietrisurile si nisipurile nu sunt influentate la inghet.In interiorul lor nu se formeaza lentile de gheata, care sa permita umflarea sau sfaramarea terenului.
- Praful, lutul, loesssul,argila nisipoasa sunt influentate puternic de inghet.Fiind permeabile, aceste pamanturi favorizeaza acumularea apei in stratul inghetat si formarea lentilelor de gheata. Cele mai multe degradari prin inghet se produc la aceste pamanturi.
-Argilele grase sunt mai putin influentate deoarece, avand o permeabilitate redusa, apa nu poate strabate cu usurinta porii, pentru a ajunge in zona inghetata. Lentilele de gheata incep sa se produca :
- la pamanturi cu granulometrie uniforma, granule pana la 0,02 mm;
- la pamanturi cu granulometrie neuniforma, boabe sub 0,02 mm;
Afara de granulometrie, mai sunt si alti factori care intervin : - nivelul apei subterane / -durata obisnuita a perioadelor de inghet / - permeabilitatea pamantului / - indicele de plasticitate / capacitatea de adsorbtie. Un indice de plasticitate redus denota pericolul de lichefiere la inghet. Caolinitele, in special, daca au un continut de praf, sunt gelive. Datorita indicelui de plasticitate mare si permeabilitatii reduse, bentonitele sufera mai putin prin actiunea inghetului. In schimb, caolinitele prezinta avantajul ca pot fi mai usor drenate. Umflarea este mai mare la bentonite. De multe ori, impermeabilizarea unui rambleu poate mari efectul daunator al inghetului.
Pentru aprecierea unui pamant, ca material de constructie, trebuie cercetata gelivitatea lui, determinandu-se toate caracteristicile fizice care o influenteaza.
In concluzie,finetea granulelor ar fi factorul decisiv in stabilirea gelivitatii pamantului.
continuare in 07
D. M.
06 Efectele inghetului asupra stratului de pamant
Cercetari de laborator si observatii facute asupra comportarii la inghet a diferitelor categorii de pamanturi au aratat ca unele pamanturi sunt influentate mai defavorabil decat altele. O prima indicatie asupra gelivitatii o da granulometria. Astfel :
- Pietrisurile si nisipurile nu sunt influentate la inghet.In interiorul lor nu se formeaza lentile de gheata, care sa permita umflarea sau sfaramarea terenului.
- Praful, lutul, loesssul,argila nisipoasa sunt influentate puternic de inghet.Fiind permeabile, aceste pamanturi favorizeaza acumularea apei in stratul inghetat si formarea lentilelor de gheata. Cele mai multe degradari prin inghet se produc la aceste pamanturi.
-Argilele grase sunt mai putin influentate deoarece, avand o permeabilitate redusa, apa nu poate strabate cu usurinta porii, pentru a ajunge in zona inghetata. Lentilele de gheata incep sa se produca :
- la pamanturi cu granulometrie uniforma, granule pana la 0,02 mm;
- la pamanturi cu granulometrie neuniforma, boabe sub 0,02 mm;
Afara de granulometrie, mai sunt si alti factori care intervin : - nivelul apei subterane / -durata obisnuita a perioadelor de inghet / - permeabilitatea pamantului / - indicele de plasticitate / capacitatea de adsorbtie. Un indice de plasticitate redus denota pericolul de lichefiere la inghet. Caolinitele, in special, daca au un continut de praf, sunt gelive. Datorita indicelui de plasticitate mare si permeabilitatii reduse, bentonitele sufera mai putin prin actiunea inghetului. In schimb, caolinitele prezinta avantajul ca pot fi mai usor drenate. Umflarea este mai mare la bentonite. De multe ori, impermeabilizarea unui rambleu poate mari efectul daunator al inghetului.
Pentru aprecierea unui pamant, ca material de constructie, trebuie cercetata gelivitatea lui, determinandu-se toate caracteristicile fizice care o influenteaza.
In concluzie,finetea granulelor ar fi factorul decisiv in stabilirea gelivitatii pamantului.
continuare in 07
D. M.
marți, 24 martie 2015
@ 5 Determinarea indicelui portant al unui strat de pamant
mecanica pamanturilor, probleme de geologie inginereasca
05 Determinarea indicelui portant
Pe baza observatiilor facute, anterior, din care rezulta ca un strat de pamant devine cu atat mai rezistent la forfecare cu cat este mai indesat, au fost elaborate metode pentru determinarea capacitatii portante a unui strat de pamant in functie de gradul sau de indesare si de gradul de umiditate. Eforturile de compactare variaza in functie de gradul de umiditate care descreste, cu cat acest efort este mai mare, cu alte cuvinte, variatia rezistentei la penetrare este mai mare cu cat gradul de umiditate este mai scazut. Rezistenta la penetrare se masoara prin efortul necesar pentru ca un cilindru cu diametrul de 50 mm sa patrunda in stratul de pamant la o adancime de circa 20mm. Variatia principalelor caracteristice mecanice (rezistenta la taiere, coeziune, unghiul de frecare)cu efortul de compactare in kg dm/dmp. In urma acestor constatari se determina, in laborator, rezistenta la penetrare in kg/cmp pentru probe de pamant compactate dupa norme standardizate. Comparand aceasta rezistenta, cu cea pe care o opune un macadam bine cilindrat, se obtine indicele de portant exprimat in %, care da posibilitatea de a stabili grosimea stratului de fundatie care poate sa suporte sarcina transmisa pe suprafata sa. Astfel se rezolva urmatoarele probleme de dimensionare a pavajului si a fundatiei cailor de comunicatii sau a pistelor de aerodrom :
- pentru o anumita grosime a stratului de pavaj si pentru o anumita sarcina maxima de presiune se calculeaza presiunea transmisa pe stratul de fundatie, obtinandu-se astfel valoarea necesara a indicelui portant ; pe baza acestui indice se determina compozitia granulometrica, gradul de umiditate si efortul de compactare, necesare pentru ca stratul respectiv sa obtina valoarea indicelui dat
- avand un strat de fundatie care consta dintr-un pamant natural sau artificial, care, prin mijloace de compactare poate fi adus la un grad cunoscut de indesare si de umiditate, se determina indicele portant si, pe baza lui, se stabileste grosimea stratului superior, astfel incat presiunea transmisa pe baza lui sa corespunda valorii acestui indice. Metoda dimensionarii grosimii imbracamintilor rutiere si a stratelor de fundatii de dedesubt cu ajutorul indicelui portant stabilit prin incercari de laborator, da rezultate corespunzatoare numai in cazul cand experientele de laborator redau cat se poate de exact conditiile reale de pe teren.
Pamanturile necoezive, cu indicele de plasticitate mai mic decat (.), care se compacteaza bine cu mecanismele din laborator,sunt incercate la penetrare luandu-se 100% din densitatea maxima, Indicele portant se ia ca valoare medie din diferite probe. La pamanturile necoezive, care nu se compacteaza bine, se ia ca indice portant valoarea care corespunde la 95% din densitatea maxima.
Cand se executa probe de penetrare la pamanturi naturale care sunt destinate sa poarte fundatii de cai de comunicatii, probele de umflare si de penetrare se efectueaza in conditii de compactare similare cu cele descrise mai sus.
Daca probele de penetrare se executa pe teren, se procedeaza astfel :
-se curata suprafata terenului si se niveleaza cat mai bine suprafata;
-incercarea se face cu prese hidraulice mobile, asezate pe carucioare care servesc drept contragreutate;
-pistonul presei hidraulice trebuie centrat pefect si pus in pozitie orizontala, astfel incat sa atinga suprafata pamantului pe toata suprafata sa;
- se aseaza placi inelare cu greutate egala cu valoarea suprasarcinii;
- se aplica pe piston o sarcina initiala;
-sub inelele de greutate se aseaza nisip, pentru o mai buna distributie a suprasarcinii;
Pentru determinarea umiditatii si a greutatii volumetrice se iau probe din pamantul alaturat si se fac incercarile respective.
continuarea in art 06
D.M.
05 Determinarea indicelui portant
Pe baza observatiilor facute, anterior, din care rezulta ca un strat de pamant devine cu atat mai rezistent la forfecare cu cat este mai indesat, au fost elaborate metode pentru determinarea capacitatii portante a unui strat de pamant in functie de gradul sau de indesare si de gradul de umiditate. Eforturile de compactare variaza in functie de gradul de umiditate care descreste, cu cat acest efort este mai mare, cu alte cuvinte, variatia rezistentei la penetrare este mai mare cu cat gradul de umiditate este mai scazut. Rezistenta la penetrare se masoara prin efortul necesar pentru ca un cilindru cu diametrul de 50 mm sa patrunda in stratul de pamant la o adancime de circa 20mm. Variatia principalelor caracteristice mecanice (rezistenta la taiere, coeziune, unghiul de frecare)cu efortul de compactare in kg dm/dmp. In urma acestor constatari se determina, in laborator, rezistenta la penetrare in kg/cmp pentru probe de pamant compactate dupa norme standardizate. Comparand aceasta rezistenta, cu cea pe care o opune un macadam bine cilindrat, se obtine indicele de portant exprimat in %, care da posibilitatea de a stabili grosimea stratului de fundatie care poate sa suporte sarcina transmisa pe suprafata sa. Astfel se rezolva urmatoarele probleme de dimensionare a pavajului si a fundatiei cailor de comunicatii sau a pistelor de aerodrom :
- pentru o anumita grosime a stratului de pavaj si pentru o anumita sarcina maxima de presiune se calculeaza presiunea transmisa pe stratul de fundatie, obtinandu-se astfel valoarea necesara a indicelui portant ; pe baza acestui indice se determina compozitia granulometrica, gradul de umiditate si efortul de compactare, necesare pentru ca stratul respectiv sa obtina valoarea indicelui dat
- avand un strat de fundatie care consta dintr-un pamant natural sau artificial, care, prin mijloace de compactare poate fi adus la un grad cunoscut de indesare si de umiditate, se determina indicele portant si, pe baza lui, se stabileste grosimea stratului superior, astfel incat presiunea transmisa pe baza lui sa corespunda valorii acestui indice. Metoda dimensionarii grosimii imbracamintilor rutiere si a stratelor de fundatii de dedesubt cu ajutorul indicelui portant stabilit prin incercari de laborator, da rezultate corespunzatoare numai in cazul cand experientele de laborator redau cat se poate de exact conditiile reale de pe teren.
Pamanturile necoezive, cu indicele de plasticitate mai mic decat (.), care se compacteaza bine cu mecanismele din laborator,sunt incercate la penetrare luandu-se 100% din densitatea maxima, Indicele portant se ia ca valoare medie din diferite probe. La pamanturile necoezive, care nu se compacteaza bine, se ia ca indice portant valoarea care corespunde la 95% din densitatea maxima.
Cand se executa probe de penetrare la pamanturi naturale care sunt destinate sa poarte fundatii de cai de comunicatii, probele de umflare si de penetrare se efectueaza in conditii de compactare similare cu cele descrise mai sus.
Daca probele de penetrare se executa pe teren, se procedeaza astfel :
-se curata suprafata terenului si se niveleaza cat mai bine suprafata;
-incercarea se face cu prese hidraulice mobile, asezate pe carucioare care servesc drept contragreutate;
-pistonul presei hidraulice trebuie centrat pefect si pus in pozitie orizontala, astfel incat sa atinga suprafata pamantului pe toata suprafata sa;
- se aseaza placi inelare cu greutate egala cu valoarea suprasarcinii;
- se aplica pe piston o sarcina initiala;
-sub inelele de greutate se aseaza nisip, pentru o mai buna distributie a suprasarcinii;
Pentru determinarea umiditatii si a greutatii volumetrice se iau probe din pamantul alaturat si se fac incercarile respective.
continuarea in art 06
D.M.
@ 4 Metode mecanice de imbunatatire a pamanturilor
mecanica pamanturilor- probleme de geologie inginereasca
@ 4 Metode mecanice de imbunatatire a pamanturilor
Stratele de pamant cedeaza, sub incarcatura, prin depasirea limitelor lor de rezistenta la forfecare si prin tasare excesiva. Marimea limitei de rezistenta si prevenirea tasarilor se obtin prin compactarea artificiala a pamanturilor, atat a celor in stratificatie naturala, cat si a celor care sunt constituite din umpluturi artificiale.Ca mijloace de compactare sevesc, afara de mijloacele manuale (baterea cu maiul), care sunt folosite numai la lucrari de importanta redusa, cilindri compresori, cilindri cu laba de oaie si vibratoare. Prin compactare se urmareste sa se obtina o indesare maxima a materialului pamantos si consolidarea sa sub sarcini care depasesc sarcinile la care va fi supus in timpul exploatarii, marind astfel rezistenta la cedarea laterala si evitand tasari ulterioare. Gradul de compactare la care poate fi adus un pamant si rezistenta sa fata de sarcini depind de o serie de factori in legatura cu caracteristicile lui fizice. La inceputuri compactarea mecanica se facea cu totul empiric si dupa metode sablon care nu tinea seama de conditiile fizice in care se produc indesarea si consolidarea. Scopul acestor studii este de a gasi gradul maxim de compactare la care poate fi adus pamantul respectiv, cum s factorii care il determina. Gradul de indesare al unei probe de pamant este caracterizat prin porozitatea ei, adica prin greutatea volumetrica in stare uscata. Cu cat aceasta greutate volumetrica este mai mare, cu atat gradul de indesare al pamantului este mai mare, iar greitatea volumetrica maxima a probei in stare uscata indica gradul maxim de indesare la care poate fi adus pamantul cu o compozitie granulometrica si mineralogica data. Experientele au aratat ca gradul de indesare la care poate fi adus un anumit pamant depinde de efortul de compactare si de gradul sau de umiditate. Prin efortul de compactare se intelege lucrul mecanic consumat pentru indesarea probei de pamant. Pentru a-l determina, proba de pamant este introdusa intr-un cilindru metalic, inchis, iar pamantul indesat in cateva straturi, prin caderea unui ciocan de la o inaltime calculata, inmultind greutatea ciocanului cu inaltimea de cadere si cu numarul de lovituri. Raportand greutatile la gradul de umiditate intr-un sistem de coordonate, si luand efortul de compactare ca parametru, se obtin curbe care reprezinta relatia umiditate - greutate volumetrica pentru un anumit efort de compactare.
continuare in art 05
D.M.
@ 4 Metode mecanice de imbunatatire a pamanturilor
Stratele de pamant cedeaza, sub incarcatura, prin depasirea limitelor lor de rezistenta la forfecare si prin tasare excesiva. Marimea limitei de rezistenta si prevenirea tasarilor se obtin prin compactarea artificiala a pamanturilor, atat a celor in stratificatie naturala, cat si a celor care sunt constituite din umpluturi artificiale.Ca mijloace de compactare sevesc, afara de mijloacele manuale (baterea cu maiul), care sunt folosite numai la lucrari de importanta redusa, cilindri compresori, cilindri cu laba de oaie si vibratoare. Prin compactare se urmareste sa se obtina o indesare maxima a materialului pamantos si consolidarea sa sub sarcini care depasesc sarcinile la care va fi supus in timpul exploatarii, marind astfel rezistenta la cedarea laterala si evitand tasari ulterioare. Gradul de compactare la care poate fi adus un pamant si rezistenta sa fata de sarcini depind de o serie de factori in legatura cu caracteristicile lui fizice. La inceputuri compactarea mecanica se facea cu totul empiric si dupa metode sablon care nu tinea seama de conditiile fizice in care se produc indesarea si consolidarea. Scopul acestor studii este de a gasi gradul maxim de compactare la care poate fi adus pamantul respectiv, cum s factorii care il determina. Gradul de indesare al unei probe de pamant este caracterizat prin porozitatea ei, adica prin greutatea volumetrica in stare uscata. Cu cat aceasta greutate volumetrica este mai mare, cu atat gradul de indesare al pamantului este mai mare, iar greitatea volumetrica maxima a probei in stare uscata indica gradul maxim de indesare la care poate fi adus pamantul cu o compozitie granulometrica si mineralogica data. Experientele au aratat ca gradul de indesare la care poate fi adus un anumit pamant depinde de efortul de compactare si de gradul sau de umiditate. Prin efortul de compactare se intelege lucrul mecanic consumat pentru indesarea probei de pamant. Pentru a-l determina, proba de pamant este introdusa intr-un cilindru metalic, inchis, iar pamantul indesat in cateva straturi, prin caderea unui ciocan de la o inaltime calculata, inmultind greutatea ciocanului cu inaltimea de cadere si cu numarul de lovituri. Raportand greutatile la gradul de umiditate intr-un sistem de coordonate, si luand efortul de compactare ca parametru, se obtin curbe care reprezinta relatia umiditate - greutate volumetrica pentru un anumit efort de compactare.
continuare in art 05
D.M.
@ 3 Amestecuri optime pentru constructii de pamant
mecanica pamanturilor, probleme de geologie inginereasca
03 Amestecuri optime pentru constructii de
pamant: sosele, pavaje flexibile,pavaje rigide,
diguri
Pentru executarea soselelor de pamant, sau pentru executarea fundatiilor pentru pavajele flexibile sau rigide ale soselelor sau ale aeroporturilor, se va folosi o anumita compozitie granulometrica a materialului pamantos. Aceeasi problema se pune si la executarea digurilor.
Amestecurile optime pentru executarea soselelor de pamant sunt : pamantul trebuie sa aiba o compozitie granulometrica corespunzatoare (pietrisul, nisipul de fractiuni mari, se amesteca cu argila fina care serveste drept liant in proportie corespunzatoare sau se mai adauga cantitati de pamant cu o compozitie granulometrica in care sa abunde una dintre fractiuni in detrimentul celorlalte in scopul imbunatatirii prin amestecare care sa echilibreze granulometria. Pentru determinarea amestecurilor optime intre diferite pamanturi se va utiliza graficele de prezentare a granulometriei cu trei coordonate. Cele trei sorturi care se iau in consideratie sunt :
nisip 2 - 0,09 mm
praf 0,09 - 0,002 mm
argila < 0,002 mm, Limitele intre care pot varia proportiile de nisip, praf si argila, pentru a forma un amestec bun, se determina pe cale experimentala si se reprezinta in grafice cu trei coordonate. Totusi, pentru ca amestecul sa aiba o compozitie constanta dupa prescriptii se procedeaza in felul urmator : se determina granulometria pamantului respectiv, continutul sau in cele trei sorturi principale(nisip,praf,argila) si se reprezinta intr-un punct M in graficul cu trei coordonate. In functie de cum se inscrie punctul M in grafic, pamantul analizat poate fi utilizat la constructia soselei in starea in care se gaseste. Daca punctul M cade in afara paralelipipedului de analiza, rezulta ca granulozitatea pamantului local trebuie corectata, prin amestecare cu un pamant de adaus, adus din alta parte. Pamantul care se adauga trebuie sa aiba o alta granulometrie incat prin amestecare punctul M punctul care reprezinta granulometria amestecului sa apara in interiorul graficului.
Proportii optime de pietris - nisip - argila:
_______________________________________________________________
sorturi componente continut in procente fata de greutatea totala
stratul superior stratul inferior
si imbracamintea si mbracamintea
soselei soselei
_______________________________________________________________
pietris 35 - 16 mm - 13 - 20
8 - 5 mm 32 - 45 15 - 37
5 - 2 mm 5 - 35 0 - 30
-----------------------------------------------------------------------------------------
Nisip ......................................19 - 42 19 - 42
-----------------------------------------------------------------------------------------
Liant(praf+argila)..................... 8 - 16 8 - 16
_______________________________________________________________
continuare in art 04
D.M.
03 Amestecuri optime pentru constructii de
pamant: sosele, pavaje flexibile,pavaje rigide,
diguri
Pentru executarea soselelor de pamant, sau pentru executarea fundatiilor pentru pavajele flexibile sau rigide ale soselelor sau ale aeroporturilor, se va folosi o anumita compozitie granulometrica a materialului pamantos. Aceeasi problema se pune si la executarea digurilor.
Amestecurile optime pentru executarea soselelor de pamant sunt : pamantul trebuie sa aiba o compozitie granulometrica corespunzatoare (pietrisul, nisipul de fractiuni mari, se amesteca cu argila fina care serveste drept liant in proportie corespunzatoare sau se mai adauga cantitati de pamant cu o compozitie granulometrica in care sa abunde una dintre fractiuni in detrimentul celorlalte in scopul imbunatatirii prin amestecare care sa echilibreze granulometria. Pentru determinarea amestecurilor optime intre diferite pamanturi se va utiliza graficele de prezentare a granulometriei cu trei coordonate. Cele trei sorturi care se iau in consideratie sunt :
nisip 2 - 0,09 mm
praf 0,09 - 0,002 mm
argila < 0,002 mm, Limitele intre care pot varia proportiile de nisip, praf si argila, pentru a forma un amestec bun, se determina pe cale experimentala si se reprezinta in grafice cu trei coordonate. Totusi, pentru ca amestecul sa aiba o compozitie constanta dupa prescriptii se procedeaza in felul urmator : se determina granulometria pamantului respectiv, continutul sau in cele trei sorturi principale(nisip,praf,argila) si se reprezinta intr-un punct M in graficul cu trei coordonate. In functie de cum se inscrie punctul M in grafic, pamantul analizat poate fi utilizat la constructia soselei in starea in care se gaseste. Daca punctul M cade in afara paralelipipedului de analiza, rezulta ca granulozitatea pamantului local trebuie corectata, prin amestecare cu un pamant de adaus, adus din alta parte. Pamantul care se adauga trebuie sa aiba o alta granulometrie incat prin amestecare punctul M punctul care reprezinta granulometria amestecului sa apara in interiorul graficului.
Proportii optime de pietris - nisip - argila:
_______________________________________________________________
sorturi componente continut in procente fata de greutatea totala
stratul superior stratul inferior
si imbracamintea si mbracamintea
soselei soselei
_______________________________________________________________
pietris 35 - 16 mm - 13 - 20
8 - 5 mm 32 - 45 15 - 37
5 - 2 mm 5 - 35 0 - 30
-----------------------------------------------------------------------------------------
Nisip ......................................19 - 42 19 - 42
-----------------------------------------------------------------------------------------
Liant(praf+argila)..................... 8 - 16 8 - 16
_______________________________________________________________
continuare in art 04
D.M.
@ 2 Imbunatatirea calitatii mecanice ale pamanturilor
mecanica pamanturilor
02 Imbunatatirea calitatii mecanice a pamanturilor
Inginerul constructor trebuie sa rezolve adeseori problema unor constructii sau a unor lucrari de sapatura in pamanturi care, prin natura calitatilor lor fizice si mecanice, nu sunt capabile sa reziste la solicitarile la care sunt expuse, sau care ar cere dimensiuni de fundatii si un volum de sapaturi neeconomice. In aceste conditii trebuie folosite cunostintele pe care cercetarea naturii fizice a pamanturilor le da inginerului constructor pentru a modifica factorii care influenteaza in mod nefavorabil anumite calitati mecanice. In aceste imprejurari trebuie folosite cunostintele pe care cercetarea naturii fizice a pamanturilor le da inginerului constructor pentru a modifica factorii care influnteaza in mod nefavorabil anumite calitati mecanice. Acest lucru este necesar, in primul rand, la executarea umpluturilor de pamant care servesc ca infrastructura pentru imbracamintea soselelor, pentru ramblee de cai ferate si cai de comunicatii pe apa. Constructiile de pamant au o mare importanta la executarea digurilor pentru baraje si a indiguirilor. Digurile de pamant trebuie sa reziste solicitarilor la care sunt supuse prin actiunea fortelor exterioare si trebuie sa prezinte un grad de siguranta suficient de mare la pierderi de apa prin infiltratie.
La constructii de pamant, acesta constituie materialul de constructie principal al lucrarii si datoria inginerului constructor este de a alege materialul si de a-l prelucra in lucrarea respectiva in asa fel, incat sa obtina calitati mecanice optime si sa asigure o dimensionare rationala a intregii constructii. Fata de marile mase de pamant care trebuie sapate si transportate cand urmeaza sa se execute constructii de pamant, nu sunt luate in consideratie, decat acele pamanturi care se gasesc in apropierea constructiei si problema care trebuie rezolvata consta in a alege compozitia materialului din care se construieste umplutura si in a stabili metodele de executarea care sa asigure valori maxime ale limitelor de rezistenta (unghiul de frecare, coeziunea, modul de compresibilitate ) care intra in calculele de stabilire a echilibrului.
Caracteristicile principale ale pamanturilor, in ce priveste comportarea lor mecanica, sunt compresibilitatea, rezistenta la taiere si permeabilitatea. Acesti factori sunt determinati, mai ales de compozitia granulometrica, de gradul de indesare, de continutul de apa al masei de pamant. In special la pamanturile plastice , variatia continutului de apa, influenteaza in mod hotaritor rezistenta mecanica. Metodele pentru umbunatatirea calitatilor mecanice ale pamanturilor variaza dupa cum pamantul este folosit ca strat natural de fundatii sau ca material pentru constructii de pamant :
-asigurarea unei compozitii granulometrice adecvate;
-marirea gradului de indesare naturala a stratului sau a umpluturii artificiale;
-prevenirea actiunii de degradare a pamantului;
-marirea fortelor interioare de coeziune si micsorarea coeficientului de permeabilitate al maselor de pamant.
continuare in art 3
D.M.
02 Imbunatatirea calitatii mecanice a pamanturilor
Inginerul constructor trebuie sa rezolve adeseori problema unor constructii sau a unor lucrari de sapatura in pamanturi care, prin natura calitatilor lor fizice si mecanice, nu sunt capabile sa reziste la solicitarile la care sunt expuse, sau care ar cere dimensiuni de fundatii si un volum de sapaturi neeconomice. In aceste conditii trebuie folosite cunostintele pe care cercetarea naturii fizice a pamanturilor le da inginerului constructor pentru a modifica factorii care influenteaza in mod nefavorabil anumite calitati mecanice. In aceste imprejurari trebuie folosite cunostintele pe care cercetarea naturii fizice a pamanturilor le da inginerului constructor pentru a modifica factorii care influnteaza in mod nefavorabil anumite calitati mecanice. Acest lucru este necesar, in primul rand, la executarea umpluturilor de pamant care servesc ca infrastructura pentru imbracamintea soselelor, pentru ramblee de cai ferate si cai de comunicatii pe apa. Constructiile de pamant au o mare importanta la executarea digurilor pentru baraje si a indiguirilor. Digurile de pamant trebuie sa reziste solicitarilor la care sunt supuse prin actiunea fortelor exterioare si trebuie sa prezinte un grad de siguranta suficient de mare la pierderi de apa prin infiltratie.
La constructii de pamant, acesta constituie materialul de constructie principal al lucrarii si datoria inginerului constructor este de a alege materialul si de a-l prelucra in lucrarea respectiva in asa fel, incat sa obtina calitati mecanice optime si sa asigure o dimensionare rationala a intregii constructii. Fata de marile mase de pamant care trebuie sapate si transportate cand urmeaza sa se execute constructii de pamant, nu sunt luate in consideratie, decat acele pamanturi care se gasesc in apropierea constructiei si problema care trebuie rezolvata consta in a alege compozitia materialului din care se construieste umplutura si in a stabili metodele de executarea care sa asigure valori maxime ale limitelor de rezistenta (unghiul de frecare, coeziunea, modul de compresibilitate ) care intra in calculele de stabilire a echilibrului.
Caracteristicile principale ale pamanturilor, in ce priveste comportarea lor mecanica, sunt compresibilitatea, rezistenta la taiere si permeabilitatea. Acesti factori sunt determinati, mai ales de compozitia granulometrica, de gradul de indesare, de continutul de apa al masei de pamant. In special la pamanturile plastice , variatia continutului de apa, influenteaza in mod hotaritor rezistenta mecanica. Metodele pentru umbunatatirea calitatilor mecanice ale pamanturilor variaza dupa cum pamantul este folosit ca strat natural de fundatii sau ca material pentru constructii de pamant :
-asigurarea unei compozitii granulometrice adecvate;
-marirea gradului de indesare naturala a stratului sau a umpluturii artificiale;
-prevenirea actiunii de degradare a pamantului;
-marirea fortelor interioare de coeziune si micsorarea coeficientului de permeabilitate al maselor de pamant.
continuare in art 3
D.M.
@ 1 Notiuni introductive despre Pamantul ca strat de fundatie
mecanica pamanturilor/probleme de geologie inginereasca
@Notiuni introductive la Mecanica pamanturilor
In constructiile civile/industriale, primul lucru de care trebuie sa avem in vedere este verificarea calitativa a pamantului in vederea executarii fundatiei.Fundatia trebuie sa fie calculata si proiectata incat presiunea lucrarii sa nu depaseasca limitele peste care deformatiile maselor de pamant ar deveni incompatibile cu scopul constructiei. In acest scop trebuie sa se cunoasca comportarea "terenului de fundatie" caracteristicile fizice si mecanice a maselor de pamant. Etapele de urmat in vederea realizarii fundatiilor sunt:Taluzarea, sapatura, evacuarea apelor din incinta sapaturilor prin hidromecanizare,imbunatatirea calitatilor fizice ale terenului de fundatie, etc.
Fundatiile se executa pana la cel mult 50 m adancime si numai in tehnica miniera constructiile subterane ating adancimi mai mari.Aceasta parte a scoartei pamantesti, pe care sunt asezate fundatiile constructiilor, se numeste stratul de fundatie sau terenul de fundatie format din diferite roci care vor fi examinate din punct de vedere geologic pentru cunoasterea conditiilor echilibrului tectonic in care se gaseste formatia respectiva si a modului in care acest echilibru este influentat prin schimbarea raportului de forte care se produc prin ridicarea constructiei. Vom avea roci tari(compacte) si roci moi provenite din dezagregarea rocilor tari.
Dupa procesul de formare , pamanturile se clasifica in :nisipuri/ argile / solul care este capabil sa produca vegetatia agricola / pamanturi eluviale (se va folosi cu multa precautie la constructia fundatiilor intru'cat sunt in stare de echilibru instabila), / pamanturi deluviale care se formeaza din pamanturi eluviale luate de curentii de apa proveniti din ploi sau din topirea zapezilor.Acestea constituie o formatie foarte instabila, nepotrivita pentru fundatie / pamanturi aluvionare depuse in albia raurilor, in deltele raurilor, in zona inundabila / pamanturi sedimentare constituite din particule fine tarate de cursul de apa pana la varsarea lor in lacuri sau in mari / pamanturi din depuneri glaciare
(morene) / pamanturi eoliene, mase prafoase mai mult sau mai putin cimentate.
Structura pamantului este conditionata de : marimea si formarea particulelor solide, compozitia chimica si mineralogica a particulelor solide, de forma si starea fizica in care se gasesc faza lichida si cea gazoasa ce se afla intre particulele solide, si interactiunea dintre faza lichida sau gazoasa si cea solida, fortele de legatura interioara care exista intre diferitele particule ale sistemului dispers.
Pentru stabilirea calitatii pamantului de fundatie se vor face calcule si formulare de analiza granulometrica in stabilirea mineralogica si caracteristicile fizice ale pamanturilor activitati ce tin de ingineria geologica.
continuarea : Metode de Imbunatatire a calitatii pamanturilor
D.M.
@Notiuni introductive la Mecanica pamanturilor
In constructiile civile/industriale, primul lucru de care trebuie sa avem in vedere este verificarea calitativa a pamantului in vederea executarii fundatiei.Fundatia trebuie sa fie calculata si proiectata incat presiunea lucrarii sa nu depaseasca limitele peste care deformatiile maselor de pamant ar deveni incompatibile cu scopul constructiei. In acest scop trebuie sa se cunoasca comportarea "terenului de fundatie" caracteristicile fizice si mecanice a maselor de pamant. Etapele de urmat in vederea realizarii fundatiilor sunt:Taluzarea, sapatura, evacuarea apelor din incinta sapaturilor prin hidromecanizare,imbunatatirea calitatilor fizice ale terenului de fundatie, etc.
Fundatiile se executa pana la cel mult 50 m adancime si numai in tehnica miniera constructiile subterane ating adancimi mai mari.Aceasta parte a scoartei pamantesti, pe care sunt asezate fundatiile constructiilor, se numeste stratul de fundatie sau terenul de fundatie format din diferite roci care vor fi examinate din punct de vedere geologic pentru cunoasterea conditiilor echilibrului tectonic in care se gaseste formatia respectiva si a modului in care acest echilibru este influentat prin schimbarea raportului de forte care se produc prin ridicarea constructiei. Vom avea roci tari(compacte) si roci moi provenite din dezagregarea rocilor tari.
Dupa procesul de formare , pamanturile se clasifica in :nisipuri/ argile / solul care este capabil sa produca vegetatia agricola / pamanturi eluviale (se va folosi cu multa precautie la constructia fundatiilor intru'cat sunt in stare de echilibru instabila), / pamanturi deluviale care se formeaza din pamanturi eluviale luate de curentii de apa proveniti din ploi sau din topirea zapezilor.Acestea constituie o formatie foarte instabila, nepotrivita pentru fundatie / pamanturi aluvionare depuse in albia raurilor, in deltele raurilor, in zona inundabila / pamanturi sedimentare constituite din particule fine tarate de cursul de apa pana la varsarea lor in lacuri sau in mari / pamanturi din depuneri glaciare
(morene) / pamanturi eoliene, mase prafoase mai mult sau mai putin cimentate.
Structura pamantului este conditionata de : marimea si formarea particulelor solide, compozitia chimica si mineralogica a particulelor solide, de forma si starea fizica in care se gasesc faza lichida si cea gazoasa ce se afla intre particulele solide, si interactiunea dintre faza lichida sau gazoasa si cea solida, fortele de legatura interioara care exista intre diferitele particule ale sistemului dispers.
Pentru stabilirea calitatii pamantului de fundatie se vor face calcule si formulare de analiza granulometrica in stabilirea mineralogica si caracteristicile fizice ale pamanturilor activitati ce tin de ingineria geologica.
continuarea : Metode de Imbunatatire a calitatii pamanturilor
D.M.
Abonați-vă la:
Postări (Atom)