(sec-dif-terenuri)= # Terenuri dificile de fundare ````{admonition} Intuiție :class: tip ```{include} ../casete/10_terenuri_dificile/dif_terenuri.md ``` ```` Un **teren dificil de fundare** este un pământ a cărui comportare sub construcție nu poate fi prevăzută corect prin metodele obișnuite de calcul geotehnic, fără investigații, încercări și măsuri constructive suplimentare. Cauza dificultății poate fi structura pământului (poroasă, metastabilă), mineralogia lui (argile active), starea lui (afânată, saturată, organică) sau modul în care a ajuns pe amplasament (umplutură necontrolată). Normativele românești tratează separat câteva dintre aceste categorii – NP 125-2010 pentru pământurile sensibile la umezire {cite:p}`NP125-2010` și NP 126-2010 pentru pământurile cu umflări și contracții mari {cite:p}`NP126-2010` – în timp ce altele (pământuri lichefiabile, organice, umpluturi) sunt tratate în cadrul normativelor generale de proiectare a fundațiilor și de documentații geotehnice {cite:p}`NP112-2014,NP074-2022`. Punctajul din care rezultă categoria geotehnică a lucrării ({numref}`Secțiunea %s `) crește atunci când terenul de fundare se încadrează într-una dintre aceste clase, ceea ce impune un volum sporit de investigații ({numref}`Capitolul %s `). (sec-dif-loess)= ## Pământuri sensibile la umezire (loess și pământuri loessoide) **Pământurile sensibile la umezire** (*collapsible soils*), cunoscute în literatura română și sub numele de pământuri macroporice sau colapsibile, sunt prafuri argiloase sau nisipoase, de regulă eoliene, depuse în climat arid sau periglaciar în cuaternar, cu o structură afânată, foarte poroasă ($n \approx 44$–$52\,\%$), în care granulele de praf sunt legate între ele prin punți de material fin – carbonat de calciu sau argilă – care asigură o rezistență aparentă la umiditate naturală redusă ({numref}`Figura %s `a). Tipul cel mai răspândit și mai bine studiat este **loessul**, prezentat din punct de vedere petrografic în {numref}`Secțiunea %s `; geneza lui eoliană, distribuția lui la scară continentală și importanța sa ca arhivă paleoclimatică sunt discutate pe larg de {cite:t}`Smalley2001` și de harta europeană a loessului realizată de {cite:t}`Haase2007`. În bazinul Dunării mijlocii și inferioare, unde se situează și cea mai mare parte a loessului românesc, succesiunile de loess și paleosoluri înregistrează alternanța ciclurilor glaciar–interglaciar din ultimele câteva sute de mii de ani {cite:p}`Fitzsimmons2012`. Sub sarcină moderată și la umiditate naturală, scheletul loessului rezistă, iar tasările sunt mici. Când pământul este umezit – prin infiltrarea apei din precipitații, din conducte sparte, din irigații sau prin ridicarea nivelului freatic – punțile de legătură dintre granule se dizolvă sau își pierd coeziunea capilară, structura afânată se prăbușește brusc, iar particulele „cad” în macropori ({numref}`Figura %s `b); rezultă o **tasare suplimentară prin umezire**, de mărime comparabilă sau chiar mai mare decât tasarea produsă de încărcarea propriu-zisă. Fenomenul, cunoscut internațional sub numele de *hydroconsolidation*, a fost documentat pe loessuri din China, Rusia, America de Nord și Europa de {cite:t}`Rogers1994` și pe loessuri din nordul Franței de {cite:t}`Cui2004`; o sinteză actuală a mecanismelor de colaps și a metodelor de tratare a pământurilor colapsibile este dată de {cite:t}`JeffersonRogers2023`. Caracterul sensibil la umezire se stabilește experimental prin **încercarea edometrică dublă**: două probe identice, prelevate din același orizont, sunt încărcate în trepte identice, una la umiditate naturală și cealaltă inundată de la începutul încercării ({numref}`Figura %s `c). Diferența dintre tasările specifice ale celor două probe, la o presiune convențională (de obicei 300 kPa), definește **indicele de tasare specifică la umezire**: $$ i_{m300} = \varepsilon_i - \varepsilon_n $$ (eq-dif-loess-im) în care $\varepsilon_n$ este deformația specifică verticală a probei nesaturate și $\varepsilon_i$ este deformația specifică verticală a probei inundate, ambele determinate la aceeași presiune de 300 kPa. Conform NP 125-2010, un pământ este considerat sensibil la umezire dacă $i_{m300} \geq 2\,\%$; pentru pământurile sensibile, normativul distinge grupa A (la care tasarea suplimentară din greutate proprie a pământului, sub adâncimea critică, este neglijabilă) și grupa B (la care aceasta este semnificativă și trebuie calculată separat), încadrare care condiționează alegerea soluției de fundare {cite:p}`NP125-2010`. Rezultate experimentale obținute pe un poligon de încercări cu umidometre pe loessurile din zona Iași, care ilustrează viteza de avansare a frontului de umezire și mărimea tasărilor asociate, sunt prezentate de {cite:t}`BotiBoti2012`. ```{figure} ../figures/svg/dif-loess-structura.svg :name: fig-dif-loess-structura :width: 95% Loessul ca pământ sensibil la umezire: (a) structura naturală, afânată, cu punți carbonatice/argiloase între granulele de praf; (b) prăbușirea structurii sub sarcină, la umezire; (c) încercarea edometrică dublă și indicele de tasare specifică la umezire $i_{m300}$ (relația {eq}`eq-dif-loess-im`). ``` În România, loessul și pământurile loessoide acoperă suprafețe întinse din Câmpia Română (inclusiv Bărăganul), din sudul Podișului Moldovei și din Dobrogea, unde formează terase și interfluvii cu grosimi de ordinul zecilor de metri. Măsurile constructive uzuale pe astfel de terenuri urmăresc fie eliminarea caracterului colapsibil înainte de construcție (compactare suplimentară, umezire și precomprimare, coloane de piatră spartă sau de pământ stabilizat), fie izolarea terenului de sursele de apă (etanșarea rețelelor, pante de scurgere, drenuri perimetrale) și adoptarea unor fundații rigide, capabile să preia tasări diferențiate. (sec-dif-pucm)= ## Pământuri cu umflări și contracții mari O a doua categorie importantă de terenuri dificile este cea a **pământurilor cu umflări și contracții mari** (PUCM), argile și marne cu conținut ridicat de minerale argiloase active (smectite, illit), a căror comportare este descrisă pe larg de {cite:t}`NelsonMiller1992` și, într-o sinteză recentă, de {cite:t}`JonesJefferson2023`. Spre deosebire de loess, la aceste pământuri variația de volum nu este un fenomen unic și ireversibil, ci un ciclu sezonier: argila absoarbe apă și își mărește volumul (**umflare**) în sezoanele umede, apoi pierde apă prin evapotranspirație și se contractă, adesea cu formarea unor rețele de fisuri de retragere, în sezoanele secetoase ({numref}`Figura %s `a). Aceste variații se produc într-o **zonă activă** de la suprafață, a cărei adâncime $z_a$ depinde de climă, de vegetație și de adâncimea nivelului hidrostatic; sub zona activă, umiditatea rămâne practic constantă la o valoare de echilibru $w_{ech}$. Consecința inginerească directă este că fundațiile de suprafață așezate cu talpa deasupra sau în interiorul zonei active (adâncime de fundare $D_f < z_a$) suferă deplasări verticale diferențiate – ridicare sub porțiunile umede ale terenului, tasare sub cele uscate, accentuată local de sucțiunea rădăcinilor arborilor apropiați de construcție – care fisurează pereții și pardoselile ({numref}`Figura %s `b). Fenomenul a fost descris încă din anii 1970 pe argilele expansive din România de {cite:t}`Popescu1979`. NP 126-2010 clasifică pământurile cu umflări și contracții mari după indicele de umflare liberă și după indicele de plasticitate, în clase de activitate, de la puțin active la foarte active {cite:p}`NP126-2010`; [DE VERIFICAT: pragurile numerice exacte ale claselor de umflare din tabelul de clasificare NP 126-2010 (indice de umflare liberă și indice de plasticitate).] Măsurile constructive constau în coborârea fundației sub zona activă, izolarea perimetrală a terenului împotriva variațiilor de umiditate (trotuare late, drenuri, pante de scurgere), evitarea plantării de arbori cu rădăcini adânci lângă construcție și, pentru lucrări importante, folosirea fundațiilor pe piloți ancorați sub zona activă sau a radierelor rigide, articulate. ```{figure} ../figures/svg/dif-pucm-zona-activa.svg :name: fig-dif-pucm-zona-activa :width: 95% Pământuri cu umflări și contracții mari: (a) variația sezonieră a umidității în zona activă; (b) fisurarea fundațiilor de suprafață așezate în zona activă, prin umflare (sezon umed) și tasare (sezon uscat, agravată de rădăcini). ``` (sec-dif-lichefiabile)= ## Pământuri lichefiabile Pământurile necoezive afânate, saturate – nisipuri și nisipuri prăfoase – își pot pierde brusc rezistența la forfecare sub încărcare ciclică rapidă, fenomen numit **lichefiere**. Deși cauza declanșatoare cea mai frecventă în România este cutremurul vrâncean, iar mecanismul, criteriile de evaluare a susceptibilității (SPT, CPT, viteza undelor de forfecare) și cerințele normative (P 100-1, SR EN 1998-5) au fost tratate în detaliu în {numref}`Secțiunea %s `, pământul lichefiabil rămâne, din perspectiva proiectării fundațiilor, un teren dificil în sensul strict al termenului: prezența lui sub adâncimea critică schimbă radical soluția de fundare, indiferent dacă declanșarea este seismică sau produsă de alte solicitări ciclice (trafic greu, vibrații industriale, explozii). Împrăștierile laterale și curgerile induse de lichefiere pe maluri și taluzuri se încadrează, din punct de vedere al clasificării mișcărilor de teren, în tipurile discutate în {numref}`Secțiunea %s `. (sec-dif-organice)= ## Pământuri organice și argile sensitive **Turba**, descrisă din punct de vedere petrografic în {numref}`Secțiunea %s `, este cel mai dificil teren de fundare dintre pământurile naturale: conținutul ridicat de materie organică, umiditatea naturală foarte mare și structura fibroasă sau amorfă produc tasări mari, puternic neomogene și de lungă durată, guvernate de compresiunea secundară (fluajul scheletului solid sub sarcină constantă) mai mult decât de consolidarea primară {cite:p}`MesriGodlewski1977`. Fundarea directă pe turbă este exclusă; soluțiile practicate sunt excavarea și înlocuirea stratului, traversarea lui cu piloți sau coloane rigide și, pentru terasamente, preîncărcarea de lungă durată combinată cu drenuri verticale, atunci când adâncimea stratului nu permite înlocuirea economică. O categorie înrudită, specifică regiunilor foste glaciare din nordul Europei, este cea a **argilelor sensitive** (*quick clays*) – argile marine, sedimentate în apă sărată și ulterior spălate de sărurile care asigurau floculația particulelor, a căror structură se prăbușește la remaniere, cu pierderea aproape totală a rezistenței la forfecare {cite:p}`AnderssonSkold2005`. Deși argilele sensitive tipice nu apar în România, fenomenul ilustrează, în manieră extremă, principiul comun tuturor pământurilor dificile discutate în această secțiune: rezistența unui pământ nu este o proprietate fixă, ci depinde de o structură care poate fi distrusă ireversibil de umezire, remaniere sau încărcare ciclică – iar curgerile rapide rezultate din prăbușirea argilelor sensitive se numără printre cele mai distructive tipuri de deplasări în masă din clasificarea prezentată în {numref}`Secțiunea %s `. (sec-dif-umpluturi)= ## Umpluturi **Umpluturile** (*fills*) sunt mase de pământ puse în operă de om, fie ca material de construcție (terasamente rutiere și feroviare, diguri, baraje de pământ), fie ca rezultat al depozitării unor deșeuri sau al nivelării unor foste excavații, gropi de împrumut sau albii. Din punct de vedere geotehnic, criteriul esențial de clasificare este gradul de control al punerii în operă: **umpluturile controlate**, executate în straturi de grosime limitată, cu verificarea granulozității, a umidității de compactare și a gradului de compactare obținut (raportat la încercarea Proctor), au proprietăți geotehnice omogene și pot constitui teren de fundare direct, conform prevederilor din NP 112-2014 {cite:p}`NP112-2014`; **umpluturile necontrolate**, depuse fără verificare tehnologică, prezintă densități și rezistențe foarte neomogene pe orizontală și pe verticală, includ frecvent material organic sau deșeuri, și tasările lor sub sarcină nu pot fi prevăzute prin calcul fără o investigare directă (foraje, penetrări, uneori tranșee de control) a grosimii și naturii materialului depus. NP 074-2022 impune identificarea explicită a umpluturilor la elaborarea studiului geotehnic, deoarece umpluturile necontrolate sunt terenuri dificile, ceea ce mărește punctajul din care rezultă categoria geotehnică a lucrării {cite:p}`NP074-2022`. Rezistența la forfecare, deformabilitatea și, pentru umpluturile mai vechi, gradul de descompunere a eventualei materii organice se stabilesc prin aceleași încercări in situ și de laborator descrise în {numref}`Capitolul %s `. ::::{admonition} Costul incertitudinii asupra terenurilor dificile :class: important Pentru toate categoriile de pământuri dificile prezentate mai sus, greșeala de proiectare tipică nu este alegerea unei soluții de fundare greșite, ci *ignorarea naturii speciale a terenului* din lipsa unor investigații suficient de detaliate. Costul suplimentar al unui program de investigații adaptat (foraje cu prelevare de probe netulburate, încercări edometrice duble pentru loess, determinări de indice de umflare liberă pentru argile active, penetrări pentru pământuri lichefiabile sau umpluturi) este, aproape întotdeauna, cu unul sau două ordine de mărime mai mic decât costul remedierii ulterioare a unor tasări diferențiate, fisurări sau cedări deja produse în structură. Recunoașterea din faza de studiu geotehnic a categoriei de teren dificil, cu încadrarea corectă în categoria geotehnică a lucrării ({numref}`Secțiunea %s `), este condiția esențială a unei proiectări economice și sigure. ::::