CERCETAREA TERENULUI PRIN ÎNCERCĂRI IN SITU

DOWNLOAD: ACTIVITATE INDIVIDUALĂ (2019-2020)

Încercările in situ au ca scop investigarea pământurilor direct pe amplasament cu diferite echipamente introduse în teren. Popularitatea metodelor de investigare geotehnică in situ a crescut rapid în ultima perioadă și aceasta datorită îmbunătățirii semnificative a echipamentelor, tehnicilor de introducere, achiziției de date și procedurilor de analiză. Creșterea rapidă a numărului, diversității și capabilității încercărilor in situ face dificilă utilizarea acestora în practică dar și înțelegerea în totalitate a avantajelor și limitărilor.

O primă categorie de încercări in situ este reprezentată de încercările penetrometrice. Încercarea de penetrarea standard (SPT) și încercarea de penetrare pe con (CPT) sunt două încercări obișnuite pentru investigarea in situ a terenului. Încercarea de penetrare dinamică pe con (DCPT) are caracteristi comune atât cu CPT cât și cu SPT. Încercarea se realizează prin introducerea unui con în pământ cu ajutorul unui berbec ce cade de la o anumită înălțime. Se înregistrează numărul de căderi necesare pentru pătrunderea conului pe o anumită adâncime. În acest sens procedura este asemănătoare cu SPT. Forma conului este similară cu cea a penetrometrului folosit la CPT.

ÎNCERCAREA DE PENETRARE STANDARD (SPT)

În anul 1902 colonelul Charles R. Gow, proprietarul firmei Gow Construction din Boston, a început să facă foraje de investigare folosind prelevatoare cu diametrul de 1 inch (2,5 cm). La sfârșitul anilor 1920 și începutul anilor 1930, procedura a fost standardizată de Harry Mohr, inginer la Gow. Mohr a adoptat un prelevator despicat cu diametrul exterior de 50,8 mm. Procedura prevede înregistrarea numărului de căderi necesar pătrunderii prelevatorului pe o adâncime de 45 cm folosind un berbec de 81,6 cm lăsat să cadă liber de la înălțimea de 76,2 cm. Se înregistrează numărul de căderi necesar pătrunderii prelevatorului pe ultimii 30 cm.

Deși nu toată lumea folosea prelevatorul propus de Gow, care era originar din zona Boston, lui Karl Terzaghi i-a plăcut. În cadrul Comitetului ASCE pentru prelevarea și încercarea pământurilor, format în 1938, Terzaghi și Arthur Casagrande au susținut adoptarea procedurii. Munca a fost continuată în cadrul acestui comitet la Harvard de Juul Hvorslev, care a inclus procedura în cadrul lucrării “The Present Status of the Art of Obtaining Undisturbed Samples of Soil” („Stadiul actual al obținerii de eșantioane netulburate de pământ”).

Concepția lui Terzaghi de a folosi numărul de lovituri „standard” pentru estimarea proprietăților pământului a fost introdusă în 1947 când acesta împreună cu Harry Mohr au propus corelații între presiunea acceptabilă și numărul de lovituri (SPT) în nisipuri. Mai târziu, în același an, Terzaghi a botezat prelevatorul de 2 inch a lui Gow cu titulatura de “Standard Penetration Test – SPT”. Prelevatorul și procedura au fost adoptate oficial de către ASTM în anul 1958 (Încercare D1586) și revizuită apoi în 1984.

ÎNCERCAREA DE PENETRARE STATICĂ PE CON (CPT)

Încercarea CPT presupune utilizarea unui tub cu diametrul exterior de 36 mm ce este introdus static în teren cu o viteză de penetrare de 20 mm/secundă. Tubul este echipat cu un vârf conic la partea inferioară. Conul are, în general, o secțiune de 1000 mm², dar există conuri pe piață cu secțiune de 1500 mm². În timpul procedurii de penetrare rezistența pământului pe vârful conic și eventual frecarea pe exteriorul tubului sunt înregistrate la fiecare 20 mm.

Primul echipament CPT datează din anul 1932 – aparatul Barantsen. Echipamentul a fost numit după Pieter Barentsen, care a fost primul care a realizat o încercare CPT pentru un drum din vecinătatea orașului Gouda. El a folosit un con de 10 cm² pe care la introdus în teren manual folosindu-și propria greutate. El a inventat o metodă pentru măsurarea precisă a rezistenței pământului pe vârful conic. Acesta a introdus în tubul CPT o tijă interioară care era presată independent în pământ. Rezistența pământului era măsurată cu ajutorul unui sistem hidraulic dotat cu un manometru la partea superioară. Utilitatea acestui dispozitiv era limitată pentru că forța era transmisă prin intermediul greutății operatorului (aprox. 80 kg). În 1935 a fost realizată prima încercare CPT de adâncime. S-a folosit o forță de penetrare de 10 tone.

ÎNCERCAREA DE PENETRARE DINAMICĂ PE CON (DCPT)

Inventarea penetrometrului dinamic cu con (DCP) este atribuită lui Scala  (1956). Procedura a fost dezvoltată în Australia ca răspuns la necesitatea unui dispozitiv simplu și rapid pentru caracterizarea terenurilor de fundare. Penetrometrul utilizat de Scala era alcătuit dintr-un berbec de 9 kg cu o înălțime de cădere de 508 mm, o tijă cu diametrul exterior de 15,875 mm și un vârf conic cu unghiul la vârf de 30°. Scala a încercat să găsească o corelație între rezultatele încercării DCPT cu rezultatele CBR și capacitatea portantă estimată cu ajutorul CPT.

A. Echipamente

1. ansamblu de batere;
2. tije de batere;
3. vârf conic;
4. dispozitiv de măsurare a cuplului;
5. extractor;
6. echipamente opționale.

B. Procedura

1. Pichetarea punctelor unde urmează a se efectua încercarea DCPT;
2. Nivelarea unei suprafețe de aproximativ 1,0 m² în jurul punctului de încercare;
3. Asamblarea și aducerea în poziția de lucru a instalației de încercare;
4. Calarea instalației de încercare. Înclinarea dispozitivului de batere și a tijelor nu trebuie să depășească mai mult de 2% față de verticală;
5. Introducerea tijelor de batere și vârfului de batere în poziție verticală;
6. Aplicarea loviturilor cu o frecvență de 15…30 lovituri pe minut prin căderea liberă a berbecului, de la înălțime constantă, pe nicovala ansamblului de batere;
7. Rotirea tijelor de batere cu un tur și jumătate sau până la atingerea cuplului maxim la fiecare metru de penetrare sau după fiecare 50 lovituri;
8. Înregistrarea numărului de lovituri (N10 sau N20) la fiecare 10 cm pentru DPL, DPM, DPH și DPSH-A și la fiecare 20 cm pentru DPSH-B;
9. Prelungirea coloanei de tije pe măsura înfigerii conului penetrometrului în teren, prin adăugarea de tije între nicovală și tija parțial înfiptă în teren;
10. Pentru reducerea frecării laterale se poate injecta noroi de foraj sau apă prin orificiile orizontale sau îndreptate în sus, amplasate în vecinătatea conului sau se pot utiliza tubaje;
11. Oprirea încercării în momentul în care numărul de lovituri (N10) depășește în mod constant valoarea de 50 în cazul penetrometrelor DPL, DPM și DPH sau dacă N20 depășește valoarea de 100 în cazul penetrometrelor DPSH-A și DPSH-B;
12. Desfacerea legăturii dintre ultima tijă înfiptă în teren și nicovala penetrometrului;
13. Extragerea din teren a coloanei de tije cu ajutorul extractorului manual sau hidraulic;
14. Demontarea tijelor pe măsura extragerii lor din teren;
15. Curățarea și conservarea tijelor (în special a filetelor de îmbinare).

C. Înregistrarea rezultatelor

Rezultatele fiecărei încercări de penetrare se consemnează în raportul de teren:

1. informații generale despre client, unitate executantă, proiect și amplasament;
2. tipul penetrometrului (DPL, DPM, DPH, DPSH-A sau DPSH-B);
3. tipul conului (pierdut sau fix);
4. tipul nicovalei;
5. caracteristicile tijelor de batere;
6. frecvența loviturilor în timpul baterii;
7. valorile N10 sau N20 la fiecare adâncimea măsurată sub vârful conului;
8. cuplul maxim la fiecare metru;
9. nivelul apei subterane.

În raportul de teren se reprezintă graficul de variație al numărului de lovituri N10 sau N20 cu adâncimea.