9.7. Exerciții#
Exercițiu 9.1
Ce rubrici conține o fișă de afloriment și prin ce se deosebește cartarea geologico-inginerească a unui amplasament de cartarea geologică propriu-zisă? De ce se recomandă cartarea fronturilor de excavație în timpul execuției?
Soluția pentru Exercițiu 9.1
Fișa de afloriment: localizare; litologie; poziția stratelor (măsurată cu busola), grosimi și contacte; discontinuități (orientare, distanță, deschidere, rugozitate, umplutură, persistență); gradul de alterare; apa.
Cartarea geologico-inginerească nu notează doar ce roci există, ci și cum se vor purta față de lucrare: pante, microrelief care arată procese active, umpluturi și lucrări vechi, starea construcțiilor vecine, rețele, vegetație care indică apă. Fronturile de excavație se cartează la execuție pentru că este singurul moment în care terenul real se vede pe suprafețe mari: se confirmă sau se corectează modelul din studiu și se documentează terenul înainte de a fi acoperit de beton (procesul-verbal de recepție a naturii terenului de fundare).
Exercițiu 9.2
Comparați forajul rotativ uscat cu cel cu circulație de fluid și forajul prin percuție din punctul de vedere al calității probelor, al observării nivelului apei și al terenurilor în care se aplică.
Soluția pentru Exercițiu 9.2
Rotativ uscat (snec, tub carotier fără fluid): nu modifică umiditatea probelor și permite observarea corectă a nivelului apei; preferat în pământuri.
Rotativ cu circulație de fluid (apă, noroi, aer): obligatoriu în roci și în pământuri grosiere sub apă; fluidul schimbă umiditatea și maschează nivelul apei; cu tub carotier dublu dă carote bune din rocă.
Prin percuție: pentru pietrișuri și bolovănișuri; tulbură puternic terenul de la talpă, probe slabe.
Exercițiu 9.3
Definiți categoriile de prelevare A, B, C și clasele de calitate 1–5 ale probelor. Ce clasă de calitate este necesară pentru o încercare triaxială și cu ce dispozitiv de prelevare se obține ea într-o argilă?
Soluția pentru Exercițiu 9.3
Categorii de prelevare: A – netulburată; B – tulburată, dar cu succesiunea stratelor păstrată; C – complet remaniată. Clase de calitate: 1 – toate proprietățile nemodificate, inclusiv compresibilitatea și rezistența; 2 – fără acestea două; 3 – granulozitate și umiditate; 4 – numai granulozitate; 5 – numai succesiunea stratelor.
Pentru o încercare triaxială este necesară clasa 1 (categoria A). Într-o argilă se obține cu tub cu pereți subțiri (tip Shelby) împins static sau, în argile moi, cu tub cu piston staționar.
Exercițiu 9.4
Definiți TCR, SCR și RQD pentru o carotă de rocă. Un marș de 1,5 m a recuperat bucăți de 35, 22, 8, 15, 40, 6 și 12 cm: calculați cei trei indici și încadrați masivul după RQD.
Soluția pentru Exercițiu 9.4
TCR – lungimea tuturor bucăților recuperate raportată la lungimea marșului; SCR – numai bucățile cilindrice întregi; RQD – numai bucățile întregi de cel puțin 100 mm.
TCR \(= (35 + 22 + 8 + 15 + 40 + 6 + 12)/150 = 138/150 = 92\,\%\)
SCR \(= 92\,\%\), dacă toate bucățile sunt cilindri întregi (enunțul nu spune altceva)
RQD \(= (35 + 22 + 15 + 40 + 12)/150 = 124/150 = 83\,\%\) → masiv bun (75–90 %)
Exercițiu 9.5
Explicați semnificația mărimilor \(q_c\), \(f_s\), \(u_2\), \(q_t\), \(R_f\) și \(B_q\) ale încercării CPTU și arătați cum se recunosc, pe un profil, un nisip îndesat, o argilă moale normal consolidată și o argilă tare supraconsolidată. De ce este necesară corecția \(q_t\)?
Soluția pentru Exercițiu 9.5
\(q_c\) – rezistența pe con; \(f_s\) – frecarea pe manșon; \(u_2\) – presiunea apei din pori măsurată imediat deasupra conului; \(q_t = q_c + (1-a)u_2\) – rezistența corectată; \(R_f = f_s/q_t\) – raportul de frecare; \(B_q\) – excesul de presiune a apei raportat la rezistența netă.
Nisip îndesat: \(q_c\) mare, \(R_f\) sub 1 %, \(u_2 \approx u_0\) (drenare rapidă).
Argilă moale normal consolidată: \(q_c\) mic, \(R_f\) de 1–3 %, \(u_2\) mult peste \(u_0\).
Argilă tare supraconsolidată: \(R_f\) mare (3–6 %), \(u_2\) adesea sub \(u_0\) (comportare dilatantă).
Corecția este necesară pentru că apa apasă și pe umărul din spatele conului, iar traductorul măsoară mai puțin decât rezistența reală; în argile moi \(u_2\) este comparabil cu \(q_c\), deci eroarea ar fi mare.
Exercițiu 9.6
Ce corecții se aplică valorii \(N\) din încercarea SPT și de ce? Ce parametri pot fi estimați din \((N_1)_{60}\) în nisipuri și ce limitări are încercarea în argile și pietrișuri?
Soluția pentru Exercițiu 9.6
(1) Corecția de energie: \(N_{60} = N\,E_r/60\), pentru că instalațiile transmit prăjinilor fracțiuni diferite din energia teoretică a berbecului. (2) Corecția de adâncime: \((N_1)_{60} = C_N N_{60}\), pentru că același nisip dă mai multe lovituri la efort efectiv mai mare.
Din \((N_1)_{60}\) se estimează, în nisipuri, gradul de îndesare (indicele de densitate), unghiul de frecare, modulul de deformație și rezistența la lichefiere. În argile, \(N\) dă doar o indicație de consistență; în pietrișuri, granulele mari exagerează valorile.
Exercițiu 9.7
Deduceți relația dintre timpul de intersecție și grosimea stratului în seismica de refracție pentru două strate orizontale. Pe un profil s-au obținut \(V_1 = 500\) m/s, \(V_2 = 2500\) m/s și \(t_i = 24\) ms: care este adâncimea rocii de bază? Ce structuri nu pot fi detectate prin refracție?
Soluția pentru Exercițiu 9.7
Unda directă sosește la \(t = x/V_1\). Unda refractată coboară sub unghiul critic (\(\sin i_c = V_1/V_2\)), merge pe interfață cu \(V_2\) și urcă înapoi: \(t = x/V_2 + t_i\), cu \(t_i = 2h\cos i_c/V_1 = 2h\sqrt{V_2^2 - V_1^2}/(V_1 V_2)\). De aici
Refracția nu vede un strat mai lent aflat sub unul mai rapid (inversiune de viteză) și nici un strat prea subțire, ale cărui sosiri nu ajung niciodată primele („strat ascuns”).
Exercițiu 9.8
Prin ce se deosebește un piezometru Casagrande de un puț de observație și în ce situație hidrogeologică diferența devine esențială? Definiți unitatea Lugeon și explicați ce informații suplimentare aduce interpretarea Houlsby a încercării.
Soluția pentru Exercițiu 9.8
Puțul de observație este perforat pe toată lungimea: leagă toate stratele traversate și arată un nivel „mediu”. Piezometrul Casagrande are un vârf poros scurt, cu filtru numai în dreptul stratului urmărit și izolat deasupra cu bentonită: măsoară presiunea apei în acel strat. Diferența devine esențială când există mai multe acvifere suprapuse sau un acvifer sub presiune sub un strat impermeabil.
1 unitate Lugeon = absorbția unui litru de apă pe minut și pe metru de tronson, la presiunea de 1 MPa (orientativ \(10^{-7}\) m/s). Interpretarea Houlsby folosește cinci trepte de presiune, crescătoare și apoi descrescătoare: forma curbei presiune–debit arată dacă curgerea este laminară sau turbulentă, dacă fisurile se deschid sub presiune, dacă umplutura lor este spălată sau dacă golurile se colmatează, și de aici se alege valoarea reprezentativă.
Exercițiu 9.9
Enumerați cei cinci factori din care rezultă categoria geotehnică conform NP 074-2022 și punctajele lor. Stabiliți categoria geotehnică pentru o clădire de importanță normală, cu subsol sub nivelul apei (epuizmente normale), pe un teren mediu, într-o zonă cu \(a_g = 0{,}30g\) și cu vecinătăți cu risc moderat, și precizați exigențele minimale de investigare corespunzătoare.
Soluția pentru Exercițiu 9.9
Factorii și punctajele: condițiile de teren (bun 2, mediu 3, dificil 6); apa subterană (fără epuizmente 1, epuizmente normale 2, excepționale 4); categoria de importanță (redusă 2, normală 3, deosebită sau excepțională 5); vecinătățile (fără risc 1, risc moderat 3, risc major 4); zona seismică (\(a_g < 0{,}15g\): 1; \(0{,}15g\)–\(0{,}25g\): 2; \(a_g \ge 0{,}25g\): 3).
Pentru cazul dat: \(3 + 2 + 3 + 3 + 3 = 14\) puncte → categoria geotehnică 2 (10–14 puncte), la limita superioară. Exigențe: investigații de rutină (sondaje deschise, foraje cu probe, măsurarea nivelului apei, încercări de laborator și, eventual, pe teren) și calcule uzuale de capacitate portantă și de deformații. Un singur punct în plus ar trece lucrarea în categoria 3.