| Date post: | 22-Oct-2015 |
| Category: |
Documents |
| Upload: | fancsali-imola |
| View: | 345 times |
| Download: | 1 times |
1
Facultatea de Construcţii
MASTER INGINERIE GEOTEHNICĂ – anul l
Cluj – Napoca
PROIECT
DE
CERCETARE
STUDENTELE: CHIŞ-BULEA ALINA
PINTEA LAURA CRISTINA
TODEREAN ANCA
PROFESOR: FĂRCAŞ VASILE
-2010/2011-
2
2. Borderou
1. Foaie de capăt;
2. Borderou;
3. Tema de cercetare;
4. Generalităţi;
5. Domeniul de utilizare a sondajelor de penetrare;
6. Domeniul de utilizare a rezultatelor încercărilor de penetrare cu con;
7. Factorii care infuenţează rezultatele încercării de penetrare cu con;
8. Încercarea de penetrare dinamică cu con: aparatura, efectuarea încercării de
penetrare dinamică;
9. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor;
10 Verificarea compactării rambleurilor prin sondaje de penetrare cu con;
11. Încercarea de penetrare dinamică cu manta;
12. Măsuri de protecţia muncii;
13. Extras din Geotehnică – Eseuri despre lucrări geotehnice: Testul de
penetrare dinamică de tip A şi B;
14. Extras din In situ testing in geomechanics – SPT: mecanica testelor de
penetrare dinamică şi forţa de penetrare dinamică;
15. Concluzii şi imagini.
3
3. Tema de cercetare
Tema de cercetare a prezentului proiect o reprezintă o metodă de investigare a
terenului de fundare, şi anume penetrarea dinamică. Încercarea de penetrare dinamică
(DP) presupune determinarea în situ a rezistenţei unui pământ sau a unei roci moi la
penetrarea dinamică cu con. Rezistenţa de penetrare este definită ca numărul de lovituri
necesar pentru a înfige penetrometrul pe o distanţă definită.
4. Generalităţi
Încercarea de penetrare cu con constă în introducerea în teren a unei coloane de
tije metalice (denumită deseori sondă) prevăzută la partea inferioară cu un vârf conic şi
înregistrarea rezistenţei terenului la înaintarea conului, exprimată în diverse moduri în
funcţie de tipul încercării.
Coloana de tije poate fi protejată cu un tub metalic (manta) în vederea eliminării
frecării dintre coloana de tije şi teren.
După modul de introducere în teren a coloanei de tije se deosebesc următoarele
tipuri de încercări de penetrare cu con:
- încercare prin penetrare statică;
- încercare prin penetrare dinamică;
- încercare prin vibropenetrare.
Rezistenţa terenului la înaintarea conului depinde de natura şi caracteristicile
fizico-mecanice ale straturilor întâlnite, adâncimea la care se găseşte vârful conic sub
nivelul de la care începe încercarea, nivelul apei subterane, tipul încercării,
caracteristicile penetrometrului.
4
Încercarea de penetrare cu con face parte din gama de încercări ale terenului de
fundare ,,in situ" şi constituie, de regulă, un procedeu ce completează metodele de
cercetare a terenurilor de fundare prin forare, prelevări de probe, analize de laborator,
permiţând reducerea volumului acestor lucrări şi obţinerea unor informaţii suplimentare
asupra terenului de fundare.
De asemenea, încercarea de penetrare cu con poate fi folosită şi pentru
verificarea calităţii lucrărilor de îmbunătăţire ale terenurilor slabe de fundare sau a unor
umpluturi cât şi pentru aprecierea capacităţii portante a piloţilor.
Încercarea de penetrare dinamică cu con constă în introducerea în teren, prin
batere cu ajutorul unui berbec, care cade liber de la înălţimea constantă, a sondei cu vârf
conic.
Pe parcursul încercării se înregistrează numărul de lovituri ( zN ) necesar pentru
înfingerea conului pe echidistanţe ( z ) de 10 sau 20 cm, alegerea acesteia fiind efectuată
de organul de cercetare.
Tipurile de penetrometre dinamice utilizate în practică variază în funcţie de
lucrul mecanic dezvoltat de berbecul în cădere, modul de acţionare al acestuia (manual
sau mecanic) precum şi de modul de înregistrare a numărului de lovituri la înaintarea
conului pe o adâncime constantă ,, z ".
În funcţie de masa berbecului penetrometrele se clasifică în:
- penetrometre dinamice uşoare (PDU) cu berbec de 5...10 kg;
- penetrometre dinamice mijlocii (PDM) cu berbec de 20...40 kg;
- penetrometre dinamice grele (PDG) cu berbec de 50...80 kg;
- penetrometre dinamice supergrele (PDSG) cu berbec mai mare de 80 kg.
Înălţimea de cădere a berbecului e impusă de lucrul mecanic care trebuie
realizat şi se fixează prin construcţia aparatului.
5
În prezentele instrucţiuni tehnice sunt prezentate penetrometrul dinamic uşor cu
acţionare manuală şi penetrometrul mijlociu şi greu cu acţionare mecanică echipat cu un
dispozitiv de numărare a loviturilor de berbec.
Penetrometrele dinamice fiind, de regulă, fără manta de protecţie a coloanei de
tije, diametrul conului de penetrare depăşeşte sensibil diametrul tijei, fapt care conduce la
diminuarea sau chiar eliminarea frecării dintre coloana de tije şi teren.
5. Domeniul de utilizare a sondajelor de penetrare
Încercarea de penetrare cu con se execută în pământuri coezive şi în pământuri
necoezive sărace în particule grosiere (pietriş) şi lipsite de bolovăniş.
În pământuri coezive cu permeabilitate redusă şi de obicei saturate, încercarea
de penetrare dinamică cu con are aplicaţii limitate utilizându-se la delimitarea straturilor
de consistenţă diferită.
Volumul lucrărilor de cercetare a terenului de fundare prin încercări de
penetrare cu con depinde de amploarea şi natura construcţiilor, de natura terenului de
fundare, de etapa de proiectare şi de gradul de cunoaştere al acestuia prin studii anterioare
sau prin alte procedee de investigaţie.
Pentru stabilirea numărului, distanţei şi adâncimii sondajelor de penetrare se vor
respecta prevederile din STAS 1242/1-89 ,,Terenul de fundare. Principii generale de
cercetare", cu menţiunea că numărul încercărilor de penetrare se încadrează în numărul
total de sondaje termice şi adâncimea e limitată de capacitatea de penetrare a aparatului.
Pe amplasamentul cercetat se va executa în mod obligatoriu cel puţin un foraj,
care se va cupla cu un sondaj de penetrare executat în vecinătatea acestuia la distanţă
minimă de 2 m.
6
Diagrama de penetrare astfel obţinută corelată cu stratificaţia rezultată din foraj
se va considera diagramă etalon pentru amplasamentul dat sau pentru o zonă din acesta,
având stratificaţia uniformă.Ori de câte ori se constată modificări pronunţate în diagrama
de penetrare faţă de cea etalon, se execută un nou foraj în vecinătatea sondajului de
penetrare.
Pentru terenurile neuniforme programul de cercetări prin sondaje de penetrare
se va stabili, de la caz la caz, în funcţie de variaţia litologică pe orizontală.Se recomandă
să se execute în primul rând sondajul de penetrare şi pe urmă forajul, pentru a avea
certitudinea că penetrarea s-a executat într-un teren nederanjat.
La testarea calităţii lucrărilor de îmbunătăţire ale terenului de fundare, volumul
sondajelor de penetrare este stabilit de ,,Normativ privind consolidarea terenurilor de
fundare slabe prin procedee mecanice" indicativ C29-85.
La testarea compactării rambleurilor, volumul sondajelor de penetrare se
stabileşte în funcţie de importanţa şi amploarea lucrării.
Adâncimea sondajelor de penetrare e egală cu cea stabilită pentru foraje
conform STAS 1242/1-89, limitată însă de capacitatea de penetrare al aparatului în
condiţiile geotehnice date.Sondajele de penetrare statică pot atinge adâncimea de 20 m şi
uneori chiar mai mari.
Penetrometrul dinamic uşor PDU:
- poate fi folosit pentru cercetarea terenului pe adâncimi reduse de 6...8 m, în
pământuri nisipoase afânate şi de îndesare medie, sărace în fragmente mari. În pământuri
argiloase de consistenţă redusă adâncimea de investigare este limitată la 4...5 m.
La pământuri rezistente şi când adâncimea de cercetare depăşeşte valorile limită
ale PDU se utilizează penetrometrele mijlocii şi grele. În mod frecvent cu PDM se ating
adâncimi de 8...15 m, iar cu PDG, 15...20 m.
7
6. Domeniul de utilizare a rezultatelor încercărilor de penetrare cu con
La cercetarea terenului în vederea stabilirii condiţiilor de fundare, diagrama de
penetrare, reprezentată pentru fiecare încercare efectuată, corelată cu diagrama etalon
construită pe baza sondajului de penetrare din vecinătatea forajului de referinţă, oferă o
serie de elemente calitative asupra amplasamentului cercetat. Astfel, rezultatele se
utilizează la:
- exploatarea identificării litologice făcute prin sondaje;
- verificarea uniformităţii litologice pe suprafaţa unui amplasament;
- reperarea diferitelor orizonturi litologice.
Pe baza rezistenţelor la penetrare pot fi apreciate unele caracteristici fizico-
mecanice ale terenului, utilizând în acest scop corelaţii existente în literatura de
specialitate. Utilizarea acestor corelaţii trebuie făcută cu mare atenţie întrucât ele au
valabilitate locală, fiind în general, specifice condiţiilor concrete în care s-au determinat
(litologia amplasamentului, tipul penetrometrului).
În cazul amplasamentelor mari, unde există suficiente date obţinute în paralel
(lucrări clasice şi sondaje de penetrare, diverse tipuri de sondaje de penetrare, sau sondaje
de penetrare şi alte lucrări de cercetare a terenului ,,in situ") se pot stabili corelaţii între
caracteristicile geotehnice ale terenului şi rezistenţa la penetrare, între rezistenţele la
penetrare corespunzătoare diverselor tipuri de penetrări sau între rezistenţele la penetrare
şi alţi parametri geotehnici specifici altor medote de cercetare ,,in situ".
La verificarea calităţii lucrărilor de îmbunătăţire a terenurilor de fundare
dificile, prin compararea diagramelor de penetrare martor efectuate în terenul îmbunătăţit,
se pot stabili:
- efectul calitativ al lucrării de îmbunătăţire prin majorarea rezistenţei la penetrare;
8
- efectul lucrării de îmbunătăţire prin aprecierea unor caracteristici geotehnice ale
terenului natural şi îmbunătăţit utilizând corelaţii existente în literatură sau stabilite
pentru amplasamentul în studiu;
- adâncimea până la care se resimte influenţa lucrării de îmbunătăţire a terenului.
Verificarea compactării rambleurilor realizate din pământuri a căror
granulozitate se încadrează în limitele corespunzătoare pământurilor care pot fi cercetate
prin sondaje de penetrare, se face pe baza unor diagrame de penetrare etalon obţinute în
condiţii controlate pe platforme experimentale, cu care se compară diagramele de
penetrare a sondajelor de penetrare de control efectuată în rambleu în perioada de
execuţie.
Evaluarea capacităţii portante a piloţilor se poate face şi pe baza rezistenţelor la
penetrare utilizând relaţiile stabilite în acest scop, sau prin corelare cu capacitatea
portantă determinată prin încercări de probă.
Prelucrarea datelor obţinute prin încercările de penetrare cu con se face ţinând
seama de factorii care influenţează rezultatele încercării.
În cazul în care prelucrarea calitativă se rezumă la compararea digramei de
penetrare cu diagrama etalon nu este necesară corectarea rezistenţelor la penetrare
datorită factorilor de influenţă.
7. Factorii care infuenţează rezultatele încercării de penetrare cu con
Rezistenţa reală a terenului la încercarea de penetrare cu con poate fi modificată
de factorii legaţi de condiţiile geotehnice şi hidrogeologice, de tipul încercării de
penetrare şi a penetrometrului utilizat, de modul de lucru, fapt de care trebuie să se ţină
seama pentru a efectua interpretarea corectă a rezultatelor penetrării.
9
Factorii legaţi de condiţiile geotehnice şi hidrogeologice (natura terenului
succesiunea straturilor, prezenţa apei subterane etc.) influenţează în mod sensibil egal
rezistenţa la penetrare stabilită prin cele trei tipuri de încercare (statică, dinamică,
vibropenetrare).
a. Granulozitatea, forma şi rugozitatea particulelor, respectiv natura terenului pot
influenţa rezultatele penetrării.
Fragmentele de pietriş şi bolovăniş din masa pământurilor nisipoase, cât şi
lentilele subţiri de pietriş sunt evidenţiate prin salturi bruşte ale diagramei de penetrare.
Pentru o interpretare corectă a rezultatelor penetrării, nu se ţine seama de aceste valori.
În cazul în care dimensiunile particulelor se apropie de diametrul conului de penetrare, se
înregistrează rezistenţe sporite în mod artificial care nu vor fi luate în considerare.
b. Gradul de îndesare a pământurilor nisipoase influenţează asupra rezultatelor
penetrării; cu cât gradul de îndesare este mai ridicat cu atât rezistenţa la penetrare este
mai mare. La acelaşi grad de îndesare, prezenţa legăturilor structurale asigură nisipurilor
în stare naturală o rezistenţă la penetrare mai mare decât a aceloraşi nisipuri în umplutură.
c. Consistenţa pământurilor argiloase influenţează asupra rezistenţei la penetrare,
care creşte odată cu sporirea consistenţei.Consistenţa redusă a pământurilor argiloase
influenţează asupra forţelor de frecare pe tija penetrometrelor neprotejate cu manta
ducând la o creştere artificială a rezistenţei la penetrare.
d. Alternanţa unor straturi moi cu altele tari sau afânate cu îndesare influenţează
asupra rezistenţei la penetrare. Astfel, rezistenţa la penetrare creşte deasupra straturilor
mai rezistente, respectiv scade deasupra straturilor mai slabe. În general, această influenţă
se resimte la adâncimi reduse de 10...15 d, d fiind diametrul conului.
e. Influenţa apei subterane se resimte asupra rezistenţei la penetrare a
pământurilor necoezive ducând la diminuarea acesteia. Scăderea medie procentuală a
rezistenţei la penetrare variază între 10...50%, în funcţie de gradul de îndesare şi de
adâncime. Odată cu creşterea gradului de îndesare scade reducerea medie procentuală.
10
f. Influenţa adâncimii se resimte prin creşterea rezistenţei la penetrare.
La începutul sondajului de penetrare executat în pământuri nisipoase, creşterea
rezistenţei la penetrare în funcţie de adâncime este accentuată datorită posibilităţii de
refulare în sus (pe lângă refularea laterală) a pământului dislocat de penetrometru.
Adâncimea până la care această creştere a rezistenţei la penetrare este pronunţată poartă
denumirea de adâncime critică ( crh ), a cărei mărime variază în general între 15 şi 25d,
putând atinge valori şi mai mari la nisipurile afânate.
Datorită unei cruste tari care se formează de obicei la suprafaţa terenului şi care
împiedică posibilitatea de refulare a acestuia în timpul penetrării, adâncimea critică nu se
manifestă în toate cazurile.
În straturile îndesate, după parcurgerea adâncimii critice, rezistenţa la penetrare
rămâne aproximativ constantă. În straturile afânate creşterea cu adâncimea continuă uşor
şi după depăşirea adâncimii critice.
g. Frecarea pe coloana de tije a penetrometrului fără manta de protecţie, se
manifestă prin creşterea continuă cu adâncimea a rezistenţei la penetrare, fără a se
modifica natura şi caracteristicile pământului.În vederea reducerii frecării, diametrul
conului (d) se face mai mare decât cel al tijelor (d1).
La pământurile nisipoase influenţa frecării pe tije este slabă deasupra nivelului
apei subterane. Sub nivelul apei subterane frecarea pe tije se dezvoltă progresiv, odată cu
creşterea adâncimii, La pământurile coezive, cu sau fără substanţe organice, de
consistenţă scăzută, influenţa frecării se poate manifesta prin creşterea continuă a
rezistenţei la penetrare, deci caracteristicile geotehnice ale pământului respectiv nu s-au
modificat.
Penetrometrele dinamice sunt, în general, fără manta de protecţie motiv pentru
care la încercarea de penetrare dinamică trebuie să se ia în considerare acest efect. În
ANEXA X se prezintă modul în care influenţa frecării poate fi înlăturată prin utilizarea
mantalei de protecţie şi prin aplicarea unor coeficienţi de corecţie asupra datelor
penetrării.
11
Factorii dependenţi de aparatura folosită şi de modul de lucru, numiţi şi factori
tehnologici sunt specifici celor trei tipuri de încercare de penetrare (statică, dinamică,
vibropenetrare).
La penetrarea dinamică pot apare modificări ale rezistenţei la penetrare datorită
unor factori tehnologici, dintre care se menţionează:
- modificarea vitezei de penetrare;
- prelungirea coloanei de tije a penetrometrului.
Influenţa vitezei de penetrare se resimte în special la pământurile coezive cu
consistenţă scăzută unde rezistenţa la penetrare este invers proporţională cu această
viteză. De asemenea, după fiecare întrerupere a penetrării necesitată la prelungirea
coloanei de tije, la aceste pământuri se observă o creştere a rezistenţei la penetrare.
Lungimea coloanei de tije influenţează asupra rezultatelor penetrării dinamice
cu con, creşterea greutăţii datorită prelungirii tijelor duce la modificarea raportului dintre
energia de batere şi masa lovită; o parte din energie fiind consumată de fenomene
parazite, rezultă o creştere artificială a rezistenţei terenului cu adâncimea. Acest fenomen
poate fi redus prin adăugarea unor piese de lestare, pentru a menţine un raport relativ
constant între energia de batere şi masa lovită.Până la adâncimea de cca. 6,0 m se obţine
o creştere relativ redusă a numărului de lovituri (1,5...20%).
8. Încercarea de penetrare dinamică cu con
Aparatura:
Penetrometrul dinamic uşor cu acţionare manuală, PDU (fig.1) are următoarele
părţi principale:
12
- dispozitivul de batere;
- coloana de tije;
- vârful conic.
Dispozitivul de batere (fig.a) constă din: berbec (1), nicovală (2), tija de ghidaj
(3) şi limitator de cursă (4), cu care se fixează înălţimea de cădere a berbecului.
Coloana de tije (5) se realizează din tronsoane de ţevi de oţel superior de 1,00 m
lungime îmbinate de regulă prin înfiletare, îmbinare care trebuie astfel realizată încât să
reziste la şoc. Peretele ţevii trebuie să fie suficient de gros pentru a prelua în condiţii bune
sarcinile dinamice şi pentru a permite executarea filetului.
13
La primul tronson de tije e montat conul de penetrare (6) (fig.1, detaliul A).
Penetrometrul se echipează cu o placă de bază (7) prevăzută în partea centrală
cu un cilindru de ghidaj, având înălţimea de minimum 20 cm, prin care trece tija
penetrometrului. Rolul plăcii de bază e de a asigura verticalitatea penetrometrului.
Pentru înregistrarea numărului de lovituri la înaintarea conului cu adâncimea
constantă ,, z ", pe tije sunt marcate repere la echidistanţe ,, z " în acelaşi scop, în placa de
bază se poate înfileta o tijă gradată la echidistanţe ,, z " (11), penetrometrul fiind prevăzut
în acest caz cu un ac indicator (12).
Extractorul pentru recuperarea coloanei de tije (fig.b), caracterizat prin
prinderea tijelor într-o singură direcţie (de jos în sus), este format din dispozitivul de
prindere cu bile (8), corpul propriu-zis al extractorului (9) şi pârghia de acţionare (10).
Penetrometrul dinamic mijlociu şi greu cu acţionare mecanică PDM – G
prezentat în fig.2 poate fi antrenat cu motor termic sau motor electric (pentru cazul în
care pe amplasamentul respectiv există surse de energie electrică), trecerea de la o
acţionare la alta realizându-se prin schimbarea curelelor trapezoidale care fac legătura
între reductor şi motorul de antrenare termic sau electric.
14
Aparatul este conceput să poată lucra în două variante:
- penetrometru dinamic mijlociu (PDM);
- penetrometru dinamic greu (PDG).
Trecerea de la o variantă la cealaltă se face prin adăugarea sau îndepărtarea a
două greutăţi adiţionale la berbecul corespunzător penetrometrului mijlociu.Părţile
principale ale penetrometrului dinamic cu acţionare mecanică sunt similare cu cele ale
penetrometrului PDU la care se mai adaugă:
15
- catargul metalic (8) care ghidează dispozitivul de batere, susţine lanţul de
antrenare (7) a berbecului şi asigură verticalitatea aparatului în timpul efectuării
sondajului de penetrare;
- talpa de rezemare (9) alcătuită din profile metalice, constituie suportul pentru
catarg şi pe ea sunt fixate motoarele de acţionare, precum şi cele două roţi prin care se
asigură transportul şi calarea verticală a aparatului;
- motorul termic (10) de tip METROM Braşov AI-75-B;
- motor electric (11) de tip ELECTROMOTOR - Timişoara 33-Ba x 1,1 x 3000 A;
- instalaţia de înregistrare a numărului de lovituri (12) care este alimentată de la
reţea în cazul utilizării motorului electric sau de la o sursă de baterii în cazul acţionării
termice.
Penetrometrul dinamic cu acţionare mecanică, în varianta PDG, produs de
IMEC Bucureşti e prevăzut numai cu motor termic, care acţionează un ansamblu
hidraulic ce antrenează lanţul de ridicare a berbecului.Caracteristicile principale ale celor
trei tipuri de penetrometre descries mai sus şi sunt prezentate în tabelul următor.
16
Efectuarea încercării de penetrare dinamică
Încercarea începe în general de la suprafaţa terenului, mai rar de la talpa
săpăturii de fundaţie sau de la pardoseala subsolului, în funcţie de scopul pentru care se
execută cercetarea (prospectarea, verificarea rezistenţei terenului de fundare în groapa de
fundaţie sau în subsolul unei construcţii existente).
Încercarea se poate executa şi în gaura de foraj, penetrarea efectuându-se sub
cota la care s-a oprit forajul. Este indicat ca forajul să fie tubat iar diametrul să permită
introducerea penetrometrului chiar şi în cazul unor eventuale abateri ale axei forajului
faţă de verticală.
Efectuarea încercării de penetrare dinamică cu con comportă următoarele
operaţii:
a) Pregătirea încercării de penetrare, care constă în:
- nivelarea (orizontalizarea) terenului pe o suprafaţă de cca. 200.1 m în zona de
încercare;
- pichetarea punctelor unde urmează a se efectua sondajele de penetrare şi apoi
aducerea în poziţia de lucru a aparatului;
În cazul PDU, pentru asigurarea verticalităţii sondajului de penetrare, se aşează
la nivelul terenului placa de bază (7) (fig.1), prima tijă introducându-se de la partea
inferioară a acesteia.
În cazul PDM-G cu acţionare mecanică, aparatul trebuie pregătit pentru varianta
solicitată şi pentru transportul la locul de efectuare al încercării.
Penetrometrul are din construcţie montat berbecul pentru varianta PDM; pentru
a trece la varianta PDG se montează cele două greutăţi adiţionale care se fixează cu
ajutorul a două şuruburi.
17
Pregătirea aparatului pentru deplasare se face prin înclinarea acestuia spre spate
până se sprijină numai pe cele două roţi pe pneuri (13), folosind în acest scop cele două
mânere (14) plasate la partea superioară a catargului (fig.2).La punctul de lucru se
realizează operaţia de calare prin acţionarea rozetelor (15).
b) Efectuarea încercării propriu-zise constă din:
- aplicarea loviturilor cu frecvenţa de 15-30 lovituri pe minut prin căderea liberă a
berbecului, de la înălţime constantă, pe nicovala aparatului. Ridicarea berbecului se face
manual, până în dreptul limitatorului de cursă, la PDU şi cu ajutorul lanţului cu eclise
până la atingerea declanşatorului automat, la PDM-G;
- înregistrarea numărului de lovituri necesare pentru înaintarea conului cu 10 sau
20 cm. Se poate înregistra şi adâncimea de înfingere sub un număr constant de lovituri;
- prelungirea coloanei de tije pe măsura înfingerii conului penetrometrului în teren,
prin introducerea a câte un tronson de tije, între nicovală şi tija parţial înfiptă în teren.
c) Extragerea echipamentului de sondare constă din:
- desfacerea legăturii dintre ultima tijă înfiptă în teren şi nicovala penetrometrului;
- îndepărtarea penetrometrului;
- extragerea din teren a coloanei de tije a penetrometrului cu ajutorul extractorului
manual (fig.1b) sau a extractorului hidraulic în varianta utilizării unui motor hidraulic;
- demontarea tijelor pe măsura extragerii lor din teren;
- curăţirea şi conservarea tijelor (în special a filetelor de îmbinare).
18
9. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor
Datele încercării de penetrare dinamică cu con (numărul de lovituri ,, zN "
necesar pentru parcurgerea unei adâncimi ,, z " de către conul de penetrare) se
înregistrează în fişă. În coloana ,,Observaţii" se vor nota în mod obligatoriu, durata
întreruperilor sau alte evenimente care pot modifica rezistenţa la penetrare.
19
Pe baza datelor înscrise în coloana 2 a fişei de înregistrare a datelor se
întocmeşte diagrama de penetrare în care pe abscisă se trece numărul de lovituri ,, zN "
(,, z " fiind 10 sau 20 cm), iar pe ordonată adâncimea în metri. În stânga diagramei se
reprezintă stratificaţia terenului.
În funcţie de pătrunderea penetrometrului sub o lovitură a berbecului se
determină rezistenţa la penetrare dinamică pe con pR care reprezintă rezistenţa opusă de
teren la înaintarea conului de penetrare sub acţiunea lucrului mecanic constant realizat
prin căderea berbecului.
20
Se calculează cu relaţia:
kPaGGe
hGA
Rd21
211
, unde:
1G este greutatea berbecului ( kN );
2G - greutatea tijelor (inclusiv nicovala, tija de ghidaj şi con) la adâncimea
respectivă ( kN );
h - înălţimea de cădere a berbecului ( m );
e - pătrunderea conului sub o singură lovitură ( m );
A - aria secţiunii transversale a conului ( 2m ).
Diagrama de variaţie a rezistenţei dinamice se poate reprezenta prin
suprapunere peste diagrama de penetrare notând pe abscisă valorile dR .
Datele obţinute prin sondaje de penetrare dinamică cu con efectuate în cadrul
lucrărilor de cercetare a unui amplasament permit reducerea cantitativă a lucrărilor
clasice de investigaţie. Diagrama obţinută pe baza datelor sondajelor de penetrare,
efectuate într-un punct al amplasamentului se compară cu diagrama de penetrare etalon.
În cazul în care cele două diagrame au alura asemănătoare, semnalându-se diferenţe
nesemnificative între numărul de lovituri ,, zN ", penetrarea efectuată în punctul respectiv
poate înlocui forajul, deoarece terenul prezintă uniformitate.Se va executa un nou foraj,
acolo unde alura diagramei diferă de cea a diagramei etalon.
Penetrarea dinamică cu con fiind o metodă de investigaţie continuuă, permite
detectarea şi controlul stratificaţiei terenului de findare, deoarece rezistenţa la penetrare
pe vârf, exprimată prin numărul de lovituri ,, zN ", variază în funcţie de natura terenului.
Prin această metodă pot fi sesizate chiar şi intercalaţiile subţiri, care se diferenţiază de
pachetul în care se găsesc.
21
La stabilirea diferitelor orizonturi litologice, trebuie să se ţină seama de
influenţa alternanţei straturilor. În cazul în care diagrama de penetrare nu delimitează
chiar orizonturile litologice sau chiar apar neconcordanţe cu stratificaţia din forajul de
referinţă, se recomandă utilizarea diagramei integrale sau diferenţiale (fig.3).
Diagrama integrală reprezintă variaţia numărului de lovituri însumat ( zN ) cu
adâncimea. Diagrama prezintă puncte de frângere între care se acceptă o variaţie liniară
(fig.3b).
Diagrama diferenţială (fig.3c) reprezintă variaţia DhDN / cu adâncimea.
Punctele de frângere (de schimbare de pantă) în diagrama integrală şi salturile
din cea diferenţială, indică cota delimitării dintre straturile cu caracteristici diferite.
22
Pe baza penetrărilor şi a unui număr limitat de foraje se pot întocmi profile
litologice sau bloc diagrame, din care să rezulte grosimea diferitelor straturi, adâncimea
la care se găsesc straturile de portanţă ridicată, gradul de uniformitate litologică pe
suprafaţa unui teren.
În cazul unor depozite naturale de pământuri nisipoase se poate efectua, prin
metoda penetrării, verificarea uniformităţii îndesării, prin executarea unor sondaje de
penetrare în diferite puncte ale amplasamentului. Pe verticala penetrărilor dispuse după
diferite profile se reprezintă curbele de egal număr de lovituri obţinute prin unirea
absciselor egale din diagramele integrale.
Curbele care se menţin aproximativ echidistante şi paralele cu suprafaţa
terenului, pun în evidenţă îndesarea uniformă pe zona respectivă şi în adâncime. În zona
în care curbele se apropie, se semnalează creşterea gradului de îndesare a terenului,
respectiv acolo unde se îndepărtează, scăderea lui.
Gradul de îndesare a nisipurilor mijlocii şi fine din depozite naturale sau
rambleuri se poate aprecia orientativ în funcţie de numărul de lovituri ,, zN "
corespunzător penetrometrului dinamic uşor, cu relaţia:
23
98.0lg554.0%lg 10 PDUD NI , reprezentată în figura 4.
Greutatea volumică în stare uscată ,, gD ", indicele porilor ,, e " şi modulul de
deformaţie edometric ,, 32M " pentru nisipuri se pot aprecia, utilizând în acest scop
rezistenţa la penetrare statică pe con ,, pR ", determinată cu relaţiile:
- pentru nisipuri mijlocii şi fine, în cazul utilizării penetrometrului dinamic uşor,
MPaNR PDUp 10203.0
- pentru nisipuri fine, în cazul utilizării penetrometrului dinamic greu,
MPaNR PDUp 2028.0
- pentru nisipuri medii şi grosiere, în cazul utilizării penetrometrului dinamic greu,
MPaNR PDUp 2066.0
24
Relaţiile sunt valabile pentru penetrometrele cu caracteristicile prezentate în
tabelul de mai sus.
De asemenea 10N , respectiv 20N reprezintă valoarea corectată a numărului de
lovituri în funcţie de factorii de influenţă. Până la adâncimi de 3,00...4,00 m se pot utiliza
valorile zN înregistrate (necorectate), după depăşirea adâncimii critice.
Penetrarea dinamică cu con se poate utiliza pentru verificarea calităţii lucrărilor
de îmbunătăţire ale terenurilor slabe de fundare (necoezive sau slab coezive) şi pentru
stabilirea adâncimii până la care se manifestă efectul acestor lucrări.
Pentru identificarea pământurilor sensibile la umezire diagramele obţinute pe
baza sondajelor de penetrare efectuate în terenuri cu umiditate naturală se compară cu
diagramele de penetrare obţinute în terenul umezit în adâncime cu ajutorul unor puţuri-
dren. Reducerea pronunţată a numărului de lovituri semnalează evident sensibilitatea
terenului la umezire.
Metoda penetrării dinamice cu con poate da informaţii asupra fişei necesare şi
capacităţii portante a piloţilor. În acest sens în vecinătatea piloţilor încercaţi în
conformitate cu STAS 2561/2-81 ,,Fundaţii pe piloţi. Încercarea în teren a piloţilor de
probă şi din fundaţii", se execută sondaje de penetrare pe baza cărora se construiesc
diagrame etalon cu care se compară diagramele obţinute din sondajele de penetrare
efectuate lângă piloţii a căror capacitate portantă se impune a fi evaluată.
Diferenţe evidente între diagrama de penetrare executată lângă un pilot de pe
amplasament şi diagrama etalon vor semnala modificări ale capacităţii portante care
impun, de regulă, efectuarea unor încercări de probă.
25
10. Verificarea compactării rambleurilor prin sondaje de penetrare cu
con
Calitatea rambleurilor realizate în straturi succesive din pământuri coezive,
necoezive sau alte materiale granulare a căror particulare nu depăşesc 20 mm poate fi
verificată prin sondajele de penetrare cu con (statică, dinamică, vibropenetrare) utilizând
în acest scop diagrame etalon obţinute pe platformă experimentală cuprinsă în ampriza
lucrării şi realizată în paralel cu aceasta.
Verificarea compactării prin sondaje de penetrare este indicată la rambleuri
concentrate (pe zone restrânse) sau de întindere are, cu volumul peste 300.5 m şi grosimea
cel puţin 1m.
Utilizarea sondajelor de penetrare la verificarea compactării rambleuri reduce
volumul lucrărilor de control prin gradul de compactare sau gradul de îndesare
determinate pe probe prelevate sau prin măsurători radiometrice, care se efectuează doar
pe platformă experimentală şi în număr minim în lucrare, conform prescripţiilor tehnice
corespunzătoare specificului lucrării executate lucrări de îmbunătăţire funciare,
terasamente de cale ferată etc.).
Verificarea compactării fiecărui strat din care se execută rambleu se obţine prin
corelarea gradului de compactare sau a gradului de îndesare obţinut pe un număr minim
de probe prelevate sau verificare prin metode radiometrice, cu rezistenţa la penetrare
obţinută pe un număr minim de sondaje de penetrare dispuse în nodurile unei reţele şi
conduse până la adâncimea corespunzătoare diagramei etalon, stabilită pe baza sondajelor
de penetrare de pe platforma experimentală. Calitatea compactării fiecărui strat rezultă
din compararea diagramei de penetrare cu diagrama etalon corespunzătoare.
Diagrama etalon stabilită pentru grosimea maximă a rambleului de pe
platforma experimentală (2…3 m) permite verificarea unor rambleuri cu înălţimea
nelimitată, prin dispunerea sondajelor de penetrare în alte puncte ale reţelei în
conformitate cu o schemă stabilită de la începutul lucrării.
26
Verificarea compactării rambleurilor de penetrare etalon prin sondaje de
penetrare pe platforma experimentală, efectuată în paralel cu verificarea gradului de
compactare, respectiv de îndesare pe probe, prelevate :
- faza 1, stabilirea diagramelor de penetrare etalon prin sondaje de penetrare pe
platformă experimentală, efectuată în paralel cu verificarea gradului de compactare,
respectiv de îndesare pe probe, prelevate ;
- faza 2, verificarea compactării rambleului, din lucrarea propriu-zisă.
Cele două faze ale verificării compactării se expun pe baza unui exemplu.
Faza 1
Diagramele de penetrare etalon se stabilesc pe baza sondajelor de penetrare
efectuate pe platforma experimentală. Numărul sondajelor de penetrare rezultă din
raportul dintre adâncimea maximă pe care se execută sondajul de penetrare pe platforma
experimentală şi grosimea stratului de material după compactare.
La rambleuri cu înălţimea cuprinsă între 1 şi 3 m platforma experimentală se
menţine pe toată grosimea rambleului, obţinându-se câte o diagramă de penetrate etalon
pentru fiecare strat de material pus in lucrare (fig.1).
La rambleuri cu înălţimea mai mare de 3 m, platforma experimentală se menţine
pe o grosime de rambleu identică cu adâncimea maximă pe care se execută sondaje de
penetrare cuprinsă între 2 la 3 m, ultima diagramă de penetrare obţinută (fig.1) fiind
utilizată în continuare pentru verificarea compactării straturilor următoare .
Pentru obţinerea diagramei etalon se execută minimum zece sondaje de
penetrare pentru fiecare strat dispuse pe cât posibil uniform pe suprafaţa platformei
experimentale (fig.1). Pentru mărirea preciziei, în funcţie de importanţa lucrării, numărul
sondajelor de penetrare poate fi sporit.
27
În paralel cu sondajele de penetrare se verifică compactarea fiecărui strat de pe
platforma experimentală pe probe prelevate din cel puţin teri puncte alese în vecinătatea
sondajelor la care s-au înregistrat valorile cele mai scăzute ale rezistenţei la penetrare.
Dacă media valorilor şi valoarea minimă corespunzătoare gradului de
compactare, respectiv gradului de îndesare se înscriu în limitele admise de prescripţiile
tehnice specifice lucrări executate, sondajele de penetrare respective se păstrează pentru
calculul diagramei etalon. În caz contrar se renunţă la aceste sondaje şi se execută altele
după compactarea suplimentară a stratului din zona respectivă.
Pe baza datelor din sondajele de penetrare se calculează ;
valorile medii ale rezistenţei la penetrare la echidistanţe de 10 cm cu care se reprezintă
diagrama medie de penetrare etalon (fig.1.a);
abaterea medie pătratică pentru fiecare orizont (fig.1.b) .
Faza 2
Verificarea compactării fiecărui strat de material pus în lucrare se face prin
executarea unui număr minim de sondajele de penetrare şi prin verificarea gradului de
compactare sau de îndesare pe un număr minim de probe prelevate stabilit de prescripţiile
tehnice în vigoare, referitoare la verificarea compactării rambleurilor din diverse ramuri
ale construcţiilor.
Sondajele de penetrare se execută în nodurile unei reţele, ca în exemplul 1 din
fig.1, pe adâncimea corespunzătoare diagramei de penetrare etalon. La fiecare strat de
material compactat sondajele de penetrare se execută în alte puncte ale reţelei, astfel ca la
realizarea unui număr de „ sn ” straturi, egal cu raportul dintre lungimea maximă a
diagramei etalon şi grosimea unui strat după compactare, în toate nodurile reţelei să fie
executate sondaje de penetrare. cifrele romane din fig.1 indică poziţia sondajelor de
penetrare pentru situaţia în care 10sn .
28
La următoarele „ sn ” straturi puse în lucrare, ciclul de sondaje de penetrare se
repetă păstrând aceeaşi ordine de efectuare a acestora, ceea ce permite ca in final, în toate
punctele reţelei să existe diagrame de penetrare pe toată grosimea rambleului (fig.1).
Compactarea fiecărui strat de pământ şi implicit a grosimii de rambleu
corespunzătoare adâncimii pentru care s-a construit diagrama etalon se verifică prin
compararea diagramelor de penetrare, efectuate de la nivelul stratului respectiv, cu
diagrame etalon.
Diagrama de penetrare din care rezultă rezistenţe mai scăzute decât cele
corespunzătoare diagramei etalon, indică zona insuficient compactată. După compactarea
suplimentară se execută un nou sondaj de penetrare.
Probele pentru stabilirea gradului de compactare sau de îndesare se prelevează
din vecinătatea sondajelor în care s-au obţinut cele mai scăzute rezistenţe la penetrare, dar
cel puţin egale cu cele corespunzătoare diagramei „b” situată în stânga diagramei „a” din
fig.1.
La recepţia preliminară sau definitivă se execută sondaje de penetrare pe toată
grosimea rambleului în condiţiile în care penetrometrul utilizat permite acest lucru.
Pentru controlul operativ al compactării rambleurilor prin sondaje de penetrare
statică în locul diagramei de variaţie a rezistenţei la penetrare pe con ( pR ) se pateu utiliza
diagrama de variaţie a presiunii citită pe manometrul corespunzător rezistenţei la
înaintarea conului.
11. Încercarea de penetrare dinamică cu manta
Pentru eliminarea efectului parazit a frecării laterale pe coloana de tije,
penetrometrele dinamice pot fi echipate cu manta de protecţie, care se introduc în teren
sub efectul lucrului mecanic dezvoltat de berbecul penetrometrului în cădere liberă.
29
În figura se prezintă schema tehnologică pentru efectuarea încercării propriu-
zise în cazul penetrometrului dinamic uşor PDU; primul tronson de manta are lungimea
de 70 cm şi este prevăzut cu cuţit la bază pentru facilitarea înaintării în teren şi
împiedicarea pătrunderii pământului între coloana de tije şi manta.
Pentru reducerea forţei e frecare pe mantaua de protecţie, ceea ce asigură o
introducere mai uşoară în teren, primul tronson poate avea diametrul majorat la partea
inferioară pe cca. 80 mm.
30
Din schema tehnologică prezentată în figura, rezultă că introducerea coloanei de
tije şi a mantalei de protecţie se face succesiv pe echidistanţe de 10 cm.
Încercarea de penetrare dinamică cu manta de protecţie este greoaie, cu
randament mult mai redus decât încercarea de penetrare dinamică, fără manta, motiv
pentru care se recomandă efectuarea acestor încercări pe amplasamentele unor obiective
importante, când pe adâncimea cercetată se interceptează straturi de nisipuri cu grad de
îndesare redus situate sub nivelul apei subterane, sau argile cu consistenţă scăzută,
pământuri susceptibile de a da forţa de frecare însemnate pe coloana de tije a
penetrometrului.
De asemenea, sondajele de penetrare cu manta sunt indicate a se executa
indiferent de natura terenului, dacă adâncimea cercetată depăşeşte 5…6 m la PDU şi 10
m la PDM şi PDG.
Pentru evidenţierea influenţei frecării pe coloana de tije a penetrometrului fără
manta de protecţie, se execută în paralel sondaje, penetrare cu şi fără manta, lângă
forajele de referinţă de pe amplasament. Se recomandă ca numărul celor două tipuri de
sondaje de penetrare să fie de min. 3, diagramele etalon construite reprezentând media
rezistenţelor la penetrare pe echidistanţe „s”.
Pe baza diagramelor de penetrare etalon construite pentru cele două tipuri de
sondaje de penetrare se calculează coeficienţii h şi fG cu relaţiile:
mz
z
NN
, respectiv md
d
RR
,
z
mz
NN
, respectiv
d
md
RR
, în care
31
zN - numarul de lovituri pentru înaintarea conului pe adâncimea z, la
penetrometrul dinamic fără manta; mzN - numărul de lovituri pentru înaintarea conului
pe adâncimea z, la penetrometrul dinamic cu manta;
dR - rezistenţa dinamică calculată cu relaţia (10) pentru penetrometrul dinamic
fără manta;
mdR - rezistenţa dinamică calculată cu relaţia (10) pentru penetrometrul dinamic
cu manta.
Diagrama de variaţie a coeficientului h indică sporul artificial a rezistenţei la
penetrare exprimată prin zN sau dR iar diagrama de variaţie a coeficientului fC este
necesară pentru corectarea valorilor rezistenţelor de penetrare obţinute cu penetrometrul
fără manta în diverse puncte al amplasamentului, în care stratificaţie terenului este
sensibil egală cu cea interceptată în forajul de referinţă. Valorile corectate se calculează
cu relaţia:
1010 NCN fm , respectiv dfmd RCR , în care
mN10 şi mdR reprezintă numărul de lovituri, respectiv rezistenţa la penetrare
degrevate de influenţa frecării pe coloana de tije a penetrometrului.
În exemplul din figură sunt prezentate diagramele de penetrare cu şi fără manta de
protecţie, diagramele de variaţie a rezistenţelor dinamice la penetrare dR şi dp şi
diagramele h şi fC .
32
Pe lângă rezistenţa dinamică de penetrare dR s-a calculat şi rezistenţa dinamică
notată cu dp , care ţine seama de caracterul percuţiei şi de frecare laterală pe coloana de
tije a penetrometrului.
kPaz
NCLKp zf
d
0 , unde
K - coeficient care ţine seama de pierderea de energie la o lovitură ; coeficient
care ţine seama de pierderea de energie la o lovitură;
0L - lucrul mecanic specific;
fC - coeficientul prin care se ţine seama de influenţa frecării pe coloana de tije;
zN - numărul de lovituri pentru pătrunderea pe adâncimea z a penetrometrului
dinamic fără manta;
z - intervalul de pătrundere considerat.
33
Coeficientul de pierdere a energiei se calculează cu relaţia:
21
22
1
MMMMK
, unde
1M - masa berbecului (kg);
2M - masa tijelor (inclusiv nicovala, tija de ghidaj şi con) la adâncimea respectivă
- coeficient de restituire datorat caracterului elastoplatic al percuţiei, egal cu 0,56.
Lucrul mecanic specific 0L se calculează cu relaţia:
AhGL
10 , în care
1G - greutatea berbecului (kN);
2G - greutatea tijelor, corespunzătoare masei 2M (kN);
h - înălţimea de cădere a berbecului (m);
A - aria secţiunii transversale a conului ( 2m ).
Rezistenţele dinamice se obţinute sunt mai mari decât rezistenţele mdR motiv
pentru care rezistenţa dinamică calculată cu relaţia (10) din capitolul 3, poate fi
considerată satisfăcătoare.
12. Măsuri de protecţia muncii
La efectuarea sondajului de penetrare dinamică cu con se vor respecta
prevederile din :
Normele republicane de protecţie a muncii aprobate de Ministerul Muncii şi
Ministerul Sănătăţii cu ordinul nr. 34/1975 şi respectiv 60/1975.
34
Normele de protecţia muncii în activitatea de construcţii-montaj aprobate de
Ministerul Construcţiilor Industriale cu Ordinul nr. 1233/D-1980.
De asemenea, pentru asigurarea protecţiei muncii la încercarea de penetrare dinamică cu
con, vor trebui luate următoarele măsuri suplimentare:
La pregătirea încercării :
- aparatura nu va fi adusă în poziţia de lucru decât după nivelarea terenului şi
orizontalizarea suprafeţei pe care se aşează placa de bază ;
- se va ridica cu atenţie în poziţie verticală catargul PDM – G ;
La efectuarea încercării propriu zise :
- se va verifica în permanenţă calarea aparatului ;
- se va asigura la PDM - G fixarea dispozitivului de batere la troliu în timpul
operaţiunilor de prelungire a tijelor ;
- sunt interzise intervenţii asupra ansamblului berbec – nicovală -tijă în timpul
funcţionării aparatului, sau asupra altor piese în mişcare ;
- nu se pune penetrometrul cu acţionare mecanică în funcţiune fără apărătoare la
dispozitivul de batere, curelele de transmisie şi cupla electrică ;
- se interzic depanări ale instalaţiei electrice când aceasta este sub tensiune ;
- nu se vor efectua penetrări în medii explozive sau în puncte unde există
gospodărie subterană (cabluri electrice, conducte de gaze, cabluri telefonice etc.).
La extragerea echipamentului de sondare :
- se va demonta, la penetrometrul uşor, tija de ghidaj cu berbecul, după care se
începe extragerea coloanei de tije ;
- se va desface îmbinarea dintre nicovală şi coloana de tije şi se va îndepărta
penetrometrul PDM -G, după care se recuperează coloana de tije.
35
13. Extras din Geotehnică – Eseuri despre lucrări geotehnice
Testul de penetrare dinamică de tip A
Definiţie generală:
Testul de penetrare dinamică e o lucrare geotehnică care testează terenul şi oferă
astfel o caracteristică a solului denumită rezistenţă dinamică. Testul măsoară adâncimea
căderii unui vârf de berbec prin intermediul unui şir de tije şi a unei energii de cădere.
Testul de penetrare dinamică permite aprecierea printre altele a:
- succesiunii diferitelor straturi de sol;
- uniformităţii unui strat sau prezenţei unor anomalii;
- poziţiei stratului de rezistenţă a cărui existenţă este deja cunoscută.
Aceste eseuri pot fi folosite:
- pentru a orienta alegerea tipului de fundaţii;
- pentru a evalua un ordin de mărime a capacităţii portante, atunci când dispunem
de informaţii suplimentare.
Terminologie – simboluri
Numărul de încercări pentru o adâncime dată:
dhN - reprezintă numărul de încercări necesare pentru o adâncime h a vârfului.
Adâncimea h e egală cu refuzul permanent.
36
Adâncimea pe încercare
Adâncimea e e valoarea medie a adâncimii pe încercare:
dhNhe
Valoarea lui h e luată egală cu 10 cm.
Rezistenţa dinamică a vârfului
Rezistenţa la penetrare dinamică a vârfului sub acţiunea şocului unui berbec e
dată de următoarea expresie:
'mmm
eAHgmqd
, unde
dq - exprimată în pascali,
m - masa berbecului în kg,
g - aceleraţia gravitaţională în 2/ sm ,
H - înalţimea de cădere a berbecului în metri,
A - aria secţiunii drepte a vârfului în metrii pătraţi,
e - adâncimea în metri,
'm - masa cumulată, exprimată în kg, a nicovalei şi a tijei de ghidaj, în cazul în
care e fixat de nicovală, tije, vârf.
Principiul de testare
Testul de penetrare dinamică constă în:
- înfigerea în pământ, prin batere continuă, a unui şir de tije prevăzut, la partea
inferioară a vârfului, în timpul injectării unui noroi de foraj între peretele
sondajului şi tije,
37
- notarea numărului de încercări necesare ( 10dN ) pentru penetrarea solului de la o
înălţime h de 10 cm.
Aparate şi instrumente
Prezentarea penetrometrului dinamic PDA
Schema din figură arată diferitele elemente cu funcţia în mediul lor:
Descriere
Penetrometrul dinamic constă dintr-un dispozitiv de cădere şi de ghidaj, dintr-un
şir de tije, dintr-un vârf, dintr-un material de injectare şi un sistem de măsurare.
Caracteristicile acestor diferite elemente sunt prezentate în anexa A care
precizează de asemenea toleranţele.
38
Dispozitivul de cădere
Este compus dintr-un berbec, o nicovală, un ansamblu de ghidaj, de ridicare şi
de declanşare a căderii berbecului.
Berbecul
Berbecul are o masă adaptabilă de 32, 64, 96 şi 128 kg. El e cilindric, de
secţiune circulară sau pătrată.
Nicovala şi ghidajul berbecului
Nicovala e fabricată din oţel şi e integrată şirului de tije.
Masa sa este cuprinsă între 10 şi 15 kg şi diametrul său este mai mare de 0.1 m
şi mai puţin de jumătate din lăţimea berbecului. Masa totală a nicovalei şi a elementului
de ghidaj nu depăşesc 25 kg.
Sistemul de ridicare şi de declanşare a căderii
Înălţimea de cădere H a berbecului e de 0.75 m.Berbecul e eliberat automat cu
o viteză iniţiala nulă. El cade liber la o rată de 15 – 30 de ori pe minut.
Tijele de batere
Tijele de batere sunt fabricate din oţel. Ele sunt goale şi crestate. Diametrul lor
exterior e td . Toate tijele utilizate în aceeaşi lucrare sunt de aceeaşi lungime.
Tijele sunt asamblate ferm pentru a constitui un şir de tije rigid legate într-o axă
dreaptă şi continuă.
Toate tijele au acelaşi diametru interior şi exterior la intersecţii. Excentricitatea
maximă totală a intersecţiilor e de 0.2 mm.Săgeata tijelor utilizate e mai puţin de 0.1%
din lungimea lor.
39
Vârful
Vârful e debordant. El e fabricat din oţel. Acesta poate fi pierdut sau recuperabil
şi e fixat pe tija inferioară.Vârful e ataşat la şirul de tije astfel încât să nu permită
deplasarea laterală, nici înclinarea faţă de axa de cădere, nici să fie pierdut înainte de
încheierea studiului.
Sistemul de injectare
Acest sistem e constituit dintr-un dispozitiv pentru injectarea unui noroi de foraj
prin şirul de tije.Vârful tijei are două orificii de 5 mm în diametru situate deasupra
vârfului şi pentru conducerea noroiului orizontal sau uşor ascendent.
40
Instrumente de măsurare
Instrumentele de măsurare sunt adaptate în funcţie de informaţiile de colectat.
Acestea includ cel puţin:
- un control al numărului de lovituri ale berbecului;
- un reper al adâncimii;
- un sistem de înregistrare automată a numărului de lovituri şi a adâncimii şirului de
tije.
Procedura
Verificarea periodică
După fiecare schimbare a aparaturii, următoarele elemente trebuie verificate
asemeni primei punere în operă:
- masele şi diminesiunile elementelor penetrometrelor;
- înalţimea de cădere a berbecului;
- viteza de cădere a berbecului;
- energia de cădere incidentă.
Lunar pentru utilizarea regulată la 20 de sondaje, săgeata tijelor e verificată prin
rularea fiecărei tije de 360 g pe o suprafaţă plană.
Înainte de testare
Recomandări pe un plan de situaţie şi identificarea lucrării de penetrare pe un
plan cotat:
Notă: pentru a avea rezultate reprezentative a solului virgin, trebuie să ne asigurăm că
terenul nu a fost deranjat înainte de testare. Pe un sit sau un număr mare de sondaje de
diferite tipuri sunt efectuate, în ordine cronologică trebuie să fie indicate.
41
Verificări:
- rectilinitatea tijelor;
- vidul din interiorul tijelor şi orificiilor şi buna funcţionare a sistemului de injecţie
cu noroi;
- dimensiunile vârfului în cazul unui vârf recuperabil;
- funcţionarea sistemului de numărare sau adîncimea la care a ajuns vârful, în cazul
unei înregistrări automatice;
- conexiunii, în cazul în care o gaură pilot este necesară;
- înălţimea liberă înainte de punerea în funcţiune a sistemului de ghidaj şi dacă
distanţa dintre baza penetrometrului şi sol depăşeşte 3 m.
În timpul testării
Este necesar ca în timpul manevrelor să se asigure că:
- axul şirului de tije concide cu cel al efortului de batere;
- tijele şi vârful sunt menţinute vertical. Înclinarea maximă totală este de 2% prin
raportare la verticală în timpul baterii;
- noroiul de foraj să fie injectat sub o presiune suficientă pentru a umple spaţiul
inelar dintre sol şi şirul de tije.
După testare
La extragerea şirului de tije din sol, rectitudinea tijelor e controlată cu o riglă de
referinţă.
Realizarea testului
Sub efectul căderii berbecului cu o cadenţă de 15 – 30 de ori pe minut, şirul de tije e
introdus într-o manieră continuă.
42
Sfârşitul căderilor ce au durat mai mult de 5 minute sau sfârşitul prelungirii
tijelor trebuie indicat în fişa lucrării.
Numărul încercărilor necesare pentru înfigerea vârfului 10 cm e notat în funcţie
de lungimea totală a tijelor introduse în sol.Masa berbecului trebuie adaptată în timpul
baterii şi aleasă dintre următoarele valori 32, 64, 96, 128 kg astfel că numărul de încercări
pentru o adâncime de 10 cm să fie cuprinsă între 2 si 30 inclusiv, cu excepţia
eterogenităţii locale.
La finalul testării trebuie să fie satisfăcute următoarele condiţii:
- adâncimea determinată anterior să fie atinsă;
- adâncimea pentru 30 de lovituri de berbec e egală cu 10 cm cu masa 128 kg;
- refuzul berbecului e superior de 5 cm.
Procesul verbal al testului
Procesul verbal trebuie să conţină următoarele informaţii:
- referinţa la prezenta normă;
- data testului;
- numele firmei care realizează testul;
- identificarea testului, referinţa planului de implementare şi coordonatele testului;
- nivelul de debut a testului de penetrare dinamică în raport cu suprafaţa precizată;
- valorile rezistenţei dinamice a vârfului dq în funcţie de adâncimea prezentată sub
formă grafică cu scări aritmetice. Pentru o operaţie asemănătoare, o convenţie
unică de scări adaptată solurilor întâlnite este adoptată;
- masa berbecului să fie utilizat în funcţie de adâncime;
- caracteristicile diferitelor elemente ale penetrometrului;
43
- observaţiile legate de realizarea testului.
La cerere, valorile numerice ale masei berbecului şi numărul de încercări ale
berbecului ( 10dN ) în funcţie de adâncime vor fi trecute tabelar.
Penetrometrul dinamic tipul A PDA permite realizarea testelor de penetrare
dinamică care sunt considerate teste de referinţă.
Penetrometrul dinamic tipul B PDB e utilizat în sondaje de recunoaştere a
solului.
Testul de penetrare dinamică de tip B
Definiţii generale
Sondajul de penetrare dinamică e un model de recunoaştere geotehnică a solului
care testează terenul şi prevede o caracteristică a solului. Testul constă în determinarea
numărului de lovituri necesare pentru înfigerea unui vârf prin intermediul unor tije sub
acţiunea unei energii de batere.Sondajul realizat prin penetrare dinamică permite
aprecierea într-un mod calitativ rezistenţei terenurilor. El e limitat la o adâncime de 15 m,
uneori mai puţin în cazul în care se dezvoltă pe lateral frecare între şirul de tije.
Sondajul de penetrare dinamică permite aprecierea printre altele a:
- succesiunii diferitelor straturi de sol;
- omogenitatea unui strat sau prezenţa anomaliilor;
- poziţia unui strat rezistent a cărui existenţă e cunoscută.
Acest tip de sondaj poate servi la orientarea alegerii fundaţiilor, însă nu permite
evaluarea capacităţii portante.
44
Numărul de încercări pentru o adâncime dată
dhN - reprezintă numărul de încercări necesare pentru o adâncime h a vârfului.
Valoarea adâncimii h e egală cu 20 cm.
Principiul sondajului
Sondajul de penetrare dinamică constă în:
- înfigerea în sol prin batere continuă a unui şir de tije prvăzut la partea inferioară
cu un vârf;
- notarea numărului de încercări( 20dN );
- verificarea importanţei eventualelor eforturi parazitare ale şirului de tije.
Aparatură şi instrumente de măsură
Prezentarea penetrometrului dinamic PDB
Schema din figură arată diferitele elemente cu funcţia în mediul lor:
45
Descriere
Penetrometrul dinamic constă dintr-un dispozitiv de cădere şi de ghidaj, dintr-un
şir de tije, dintr-un vârf, dintr-un sistem de detecţie a eforturilor parazitare şi un dispozitiv
de măsurare.Caracteristicile acestor diferite elemente sunt prezentate în anexa A care
precizează de asemenea toleranţele.
Dispozitivul de cădere
Este compus dintr-un berbec, o nicovală, un ansamblu de ghidaj, de ridicare şi
de declanşare a căderii berbecului.
Berbecul
Berbecul are o masă adaptabilă de 64 kg. El e cilindric, de secţiune circulară sau
patrată.
Nicovala şi ghidajul berbecului
Nicovala e fabricată din oţel şi e integrată şirului de tije. Masa sa este cuprinsă
între 10 şi 15 kg şi diametrul său este mai mare de 0.1 m şi mai puţin de jumătate din
lăţimea berbecului. Masa totală a nicovalei şi a elementului de ghidaj nu depăşesc 25 kg.
Sistemul de ridicare şi de declanşare a căderii
Înălţimea de cădere H a berbecului este de 75 cm.Berbecul e eliberat automat
cu o viteză iniţiala nulă. El cade liber la o rată de 15 – 30 de ori pe minut.
Tijele de batere
Tijele de batere sunt fabricate din oţel. Ele sunt goale şi crestate. Diametrul lor
exterior e td . Toate tijele utilizate în aceeaşi lucrare sunt de aceeaşi lungime.Tijele sunt
asamblate ferm pentru a constitui un şir de tije rigid legate într-o axă dreaptă şi continuă.
46
Toate tijele au acelaşi diametru interior şi exterior la intersecţii. Excentricitatea
maximă totală a intersecţiilor e de 0.2 mm.Sageata tijelor utilizate e mai puţin de 0.2%
din lungimea lor.
Vârful
Vârful e debordant. Acesta poate fi pierdut sau recuperabil şi e fixat pe tija
inferioară. El e fabricat din oţel.
Vârful e ataşat la şirul de tije astfel încât să nu permită deplasarea laterală, nici
înclinarea faţă de axa de cădere, nici să fie pierdut înainte de încheierea studiului.
Sistemul de detectare a eforturilor parazitare
Este o cheie dinamometrică gradată cu minim 100 – 200 N*m.
47
Instrumente de măsurare
Instrumentele de măsurare sunt adaptate în funcţie de informaţiile de colectat.
Acestea includ cel puţin:
- un control al numărului de lovituri ale berbecului;
- un reper al adâncimii;
- un sistem de înregistrare automată a numărului de lovituri şi a adâncimii şirului de
tije.
Procedura
Verificarea periodică
După fiecare schimbare a aparaturii, următoarele elemente trebuie verificate
asemeni primei punere în operă:
- masele şi diminesiunile elementelor penetrometrelor;
- înalţimea de cădere a berbecului;
- cheia dinamometrică.
Lunar pentru utilizarea regulată la 20 de sondaje, săgeata tijelor e verificată prin
rularea fiecărei tije de 360 g pe o suprafaţă plană.
Înainte de testare
Recomandări pe un plan de situaţie şi identificarea lucrării de penetrare pe un
plan cotat:
Notă: pentru a avea rezultate representative a solului virgin, trebuie să ne asigurăm că
terenul nu a fost deranjat înainte de testare. Pe un sit sau un număr mare de sondaje de
diferite tipuri sunt efectuate, în ordine cronologică trebuie să fie indicate.
48
Verificări:
- rectilinitatea tijelor ;
- vidul din interiorul tijelor şi orificiilor şi buna funcţionare a sistemului de injecţie
cu noroi;
- dimensiunile vârfului în cazul unui vârf recuperabil;
- starea cheii dinamometrice;
- funcţionarea sistemului de numărare a încercărilor
- existenţa unui mod de reperare a adâncimii la care a ajuns vârful;
- înălţimea liberă înainte de punerea în funcţiune a sistemului de ghidaj şi dacă
distanţa dintre baza penetrometrului şi sol depăşeşte 3 m.
În timpul testării
Este necesar ca în timpul manevrelor să se asigure că:
- axul şirului de tije concide cu cel al efortului de batereş
- tijele şi vârful sunt menţinute vertical. Înclinarea maximă totală este de 2% prin
raportare la verticală în timpul baterii.
După testare
La extragerea şirului de tije din sol, rectitudinea tijelor e controlată cu o riglă de referinţă.
Realizarea testului
Sub efectul căderii berbecului cu o cadenţă de 15 – 30 de ori pe minut, şirul de
tije e introdus într-o manieră continuă.La fiecare ajustare a tijei, operatorul trebuie să
rotească şirul de tije cu ajutorul cheii dinamometrice şi să noteze ceea ce a măsurat.
Sfârşitul căderilor ce au durat mai mult de 5 minute sau sfârşitul prelungirii
tijelor trebuie indicat în fişa lucrării.
49
Numărul încercărilor necesare pentru înfigerea vârfului 20 cm e notat în funcţie
de lungimea totală a tijelor introduse în sol.La finalul testării trebuie să fie satisfăcute
următoarele condiţii:
- adâncimea determinată anterior să fie atinsă;
- adâncimea pentru 100 de lovituri de berbec e egală cu 20 cm sau a 50 de lovituri e
inferioară la 10 cm;
- refuzul berbecului e superior de 5 cm;
măsura cuplului efectuat cu cheia dinamometrică depăşeşte 200N*m.
Procesul verbal al testului
Procesul verbal trebuie să conţină următoarele informaţii:
- referinţa la prezenta normă;
- data testului;
- numele firmei care realizează testul;
- identificarea testului, referinţa planului de implementare şi coordonatele testului;
- nivelul de debut a testului de penetrare dinamică în raport cu suprafaţa precizată şi
cota altimetrică a solului în raport cu un sistem de referinţă precizat;
- valorile număruui de încercări 20dN pentru o adâncime de 20 cm, în funcţie de
adâncimile prezentate sub formă grafică cu scări altimetrice;
- valorile numerice în funcţie de adâncimile furnizate în tabele;
- valorile eforturilor măsurate de cheia dinamometrică în funcţie de adâncime;
- observaţiile legate de realizarea sondajului;
- caracteristicile diferitelor elemente ale penetroetrului.
50
14. Extras din In situ testing in geomechanics – SPT
Mecanica testelor de penetrare dinamică
Şirul de ecuaţii introdus în secţiunea anterioară poate fi rezolvat numeric prin
simulatea propagării într-un mediu elastic astfel încât să ilustreze dispozitivele mecanice
ale testului de penetrare dinamică in situ.
În model, ecuaţia de echilibru dinamic poate fi rezolvată printr-o analiză
diferenţială finită în domeniul timpului pentru a produce discretizarea unui sistem de
penetrare – incluzând ciocanul, frânghia, proba şi solul.Rezultatele unei analize numerice
dă cititorului o mai bună înţelegere a mecanismului de penetrare, care ajută la evaluarea
consistenţei metodei recomandate de interpretare.
Modelul numeric este o reprezentare unidimensională a sistemului complet
SPT. Ecuaţiile de echilibru nodal sunt rezolvate prin intermediul unei scheme finite cu
diferenţa de integrare explicite în domeniul timpului.
Condiţiile speciale de limită sunt aplicate pe suprafaţa de contact dintre ciocan
şi tija din vârf în scopul de a asigura compatibilitatea deplasării în timpul impactului.
Analiza ia în considerare faptul că loviturile de ciocan induce eforturi atât pe ciocan cât şi
pe tijă, prin urmare, produce undele de presiune (P - valuri) care se propagă în direcţii
opuse, deplasându-se în josul lungimii tijei şi până la înălţimea ciocanului.
Ciocanul, tija de prelevare sunt modelate ca liniar elastic, întrucât relaţia
asumată dintre sarcină – deformare a solului în timpul penetrării de prelevare este
reprezentată de modelul original Smith (1960), ilustrat în figură, exprimată prin rezistenţa
statică finală a solului, deformarea elastică maximă (cutremur), Q, şi cu un coeficient de
rezistenţă suplimentar, J, reprezentând o rezistenţă dinamică proporţională cu viteza de
încărcare.
51
Deşi destul de simplu, modelul Smith a fost frecvent adoptat pentru
caracterizarea solului în analiza de forare. În efectuarea de calcule, este posibil să se
păstreze insailat balanţa energetica în cadrul complet ciocan, tija, de prelevare şi sistemul
de sol. Presupunând că nu mai sunt forţe externe suplimentare aplicate sistemului de după
eliberarea ciocanului, energia totală trebuie să rămână constantă în timp. Totalul de
energie instantanee se calculează ca sumă de:
tEtEtEtEtEtEtE ADPECpTOTTOT 0 , unde
tE p - este energia potenţială totală gravitaţională;
tEC - energia cinetică totală;
tEPE - energia elastică potenţială totală;
tED - energia disipată în toate nodurile de criteriile de amortizare vâscoasă;
tEA - energia livrată solului.
52
Exemple de simulări numerice sunt prezentate pentru a descrie mecanismul de
penetrare a unei prelevări SPT în încercarea de a demonstra influenţa energiei folosite
pentru a conduce prelevarea în sol. Condiţiile geometrice sunt în conformitate cu
recomandările date de Standard-ul brazilian, care este, de asemenea, în conformitate cu
IRTP.
Un baril împărţit, conectat la programul de 80 tijă tulpină(3.23 kg / m) este
acţionată de un ciocan de 65 kg care se încadrează 750 mm. Modulul lui Young E este
adoptat ca 205 GPa atât pentru ciocan şi tijă. În aceste simulări, legea lui Newton a
impactului a fost folosită fără pierderile de energie încorporare în timpul impactului şi
propagarea undelor. În ciuda faptului că pierderile de energie pot fi implementate cu
uşurinţă în analiza numerică, aceste pierderi s-ar abate de la scopul său principal de a
obţine o mai bună înţelegere a mecanismului implicat în conducerea penetrometrului în
sol.
Rezultatele pentru simularea numerica de 35,8 m şi 12,6 m lungimi ale tijei
sunt prezentate în figura, tija de deplasare şi de penetrare sampler sunt în funcţie de timp.
În această simulare, este posibil să se indentifice mai multe impacte
consecutive produse de o singură lovitură SPT, precum şi căile de deplasare atât în partea
de jos a ciocanului şi partea de sus a tijei stem. Intervalul de timp între punctele 1 şi 2 au
reprezentat în figura corespunzătoare perioada de primul impact, 3 şi 4 al doilea impact, 5
şi 6 al treilea impact, şi 7 - 8 impactul patru şi ultimul (observat doar un 12.6 m tija
lunga). Semnalele de forţă şi viteză (de asemenea, exprimate în unităţi de forţă), face
posibilă vizualizarea momentelor de impact şi timpul de contact între ciocan şi tijă,
reprezentată prin punctul A şi B ; G şi H pentru primul impact şi al doilea respectiv pe
tija lunga 35.8 m şi punctele A şi B, E şi G şi K şi L pentru primul impact, al doilea şi al
treilea, respectiv, pentru longrod 12.6 m.
53
Primul impact al ciocanului care se încadrează în intervalul de timp de la A şi B
produce un val de compresie în primul rând că propagă în jos pentru prelevare. Contactul
între ciocan şi tija este întreruptă la B, atunci când un val de tensiune ajunge la ciocan, la
o cravată corespunzătoare a 2l / c. În acest moment, tija trage temporar departe de ciocan,
care produce un al doilea val de compresie longitudinală care reflectă încă primul impact
şi este reprezentată de intervalul dintre B şi C.
Acelaşi mecanism este atunci când reprodusă în tije între punctele C şi D şi D şi
E, dând naştere la valuri de compresie a treia respectiv a patra. În 12.6 m scape, de
compresia a patra este deranjată de al doilea impact a ciocanului. Mecanismul, observat
pentru impactul al doilea şi al treilea la punctele E şi K, este similară cu cea descrisă
pentru primul impact.
Penetrarea produsului la lovitura ciocanului incepe atunci cand primul val de
compresie atinge prelevarea după un timp l / c din ciocan de impactul din partea de sus a
tijei. Sosirea undelor de compresie la al doilea şi al treilea de la prelevare, la punctele B şi
C este de asemenea perceptibil.
În 35.8m penetrare, tijă lungă este aproape în întregime produs de secvenţa de
valuri de compresie produse de primul impact. În 12.6m tijă, al doilea impact contribuie
la o penetrare mai mult şi mai semnificativă de prelevare, în timp ce al treilea impact nu
va avea nici o semnificaţie cu privire la penetrarea în acest test special.
54
55
Forţa de penetrare dinamică
Maximul de energie transmisă de tija stem calculat de F – V, metoda este
cunoscută sub numele de energie Enthru şi poate fi calculată ca:
0
ttVtFE , unde:
tF si tV - sunt forţa şi respectiv viteza, şi limitele de integrare (de la zero la
infinit) sunt setate la cont pentru toate undele de compresie produse de o singură lovitură
ciocan.
Din măsurători monitorizate cu atenţie de forţă şi acceleraţie, prin urmare este
posibil să se calculeze energia livrată efectiv la prelevare în timpul unui test şi pentru a
compara aceste masuratori pentru cele prezise numeric. Recorduri tipice de forţa
măsurată printr-o celulă de sarcină şi forţa calculată din valorile de accelerometre sunt
prezentate în figura.
56
57
Diferenţa dintre aceste două cifre este că, în primul caz, o condiţie care
reprezintă un eşantion cu o medie de aproximativ N lovitură produce o penetrare mare
permanent (N = 3).
Figura de mai jos ilustreaza caracteristicile unui rezultat standard, care este în
conformitate cu datele raportate anterior (Kovacs and Salomone, 1982; Schmertmann and
Palacios, 1979; Skempton, 1986). Energia este pe deplin transmisă tijei durinf un interval
de timp de 2l / c şi, în acest caz, energia transmisă tijei poate fi calculată prin ecuaţia:
cl
dttVtFE/2
0
**
Impactul care intră sub ciocan produce un val de compresie în primul rând că
propagă în jos la prelevare şi reflectă în sus ca un val de tensiune, se ajunge la ciocan, la
un moment, care corespunde 2l / c. În acest moment, tija, temporar, trage departe
ciocanul până la un al doilea impact produs.
58
Pentru penetrări mari induse de ciocan, acest al doilea impact şi târziu
( clmst /2100 ) produce o creştere suplimentară a energiei, care în cele din urmă
contribuie la penetrarea de prelevare.
Reţineţi că energia livrată la compoziţia lung de 35.8 m , tija este diferită în
aceste două cazuri raportate (406 J şi 430 J), sugerând că energia în mod eficient
transmisă tijei stem este nu numai o funcţie de aşa numitele -nominal potenţial E *
energie (474 J)-, dar este de asemenea afectată de penetrarea permanentă de prelevare.
Energie furnizată de impactul ciocanului, definită în ecuaţie, poate fi convenabil
exprimată ca o funcţie de înălţimea H de cădere, crescînd permanent penetrarea de
prelevare, . În acest cadru, energia efectivă asociată cu penetrarea devine o funcţie de
trei grupe de parametri: (1) proprietăţile solului, (2) ciocan în masă hM şi înălţimea de
cădere, şi (3) geometria tijei (lungime şi cross - aria secţiunii), cu randamentele masei
totale a tijei rM . Prin urmare, energiei potenţiale teoretice ( *rhPE ) a sistemului (având în
vedere ciocan simultan, tije şi sol) este exprimată ca:
gMgMHPE rhrh * , unde:
g – acceleraţia gravitaţională
Acestă ecuaţie reprezintă o stare ideală, în cazul în care pierderile de energie
legate de procesul de penetrare nu sunt calculate. Aceste pierderi depind de
caracteristicile de testare şi tipul de echipament (ciocan de proiectare, mărimea tija,
geometrie de prelevare, automat sau manual - controlate de ciocan), a căror influenţă
asupra penetrări este recunoscută pe plan internaţional ca echipament efficient.
Trei coeficienţi de eficienţă trebuie să fie definite, numite 1 2 şi 3 , şi, care
sunt utilizate pentru a ţine seama de pierderile în ecuaţie. Prin urmare ,acum, ecuaţia
defineşte energia potenţială ( samplerE ):
59
gMgMHE rhsampler 213
Aşa cum recent postulat de Aoki ad Cintra (2000), locul de muncă efectiv
livrat la sol poate fi derivat din principiile de conservare a energiei, cunoscut sub numele
de principiul lui Hamilton. Afirmă că principiul variaţiei în timp a energiilor cinetice şi
potenţiale, a însumării cu cuvântul făcut de forţele non - conservatoare în intervalul unui
timp dat , este egal cu zero. Folosind aceeaşi notaţie adoptate de Colough şi Penzien
(1975), principiul poate fi scris ca:
02
1
2
1
t
tncs
t
t
dttWtWdttVtT ,unde:
tT - energia cinetică
tV - energia potenţială
tWs - este munca efectuată de către forţele non - conservatoare care acţionează
asupra prelevatorului - sistemul de sol
tWnc - este munca efectuată de către alte forţe non - conservatoare legate de
pierderile de energie într-un interval de timp
1t - timpul de la eliberarea ciocanului în cădere liberă
2t - timpul după pătrunderea completă de prelevare,
În cazul în care energia cinetică a fost complet risipită, şi având în vedere că
toate pierderile au survenit în intervalului de timp, duce la:
02
1
2
1
t
tncs
t
t
dttWtWdttV
60
Prin urmare, variaţia de energie potenţială a ciocanului - sistemul de tija este
egală cu activitatea desfăşurată de toate forţele non - conservatoare:
ncssampler WWE
Deoarece ecuaţia oferă energie livrată efectiv la sol, toate pierderile
reprezentate de forţa medie a reacţiei dinamice ( jF ) pe sol.
dssampler FWE
sampler
d
EF
Inlocuind în ecuaţie, rezultă:
gMgMgMF rhhd
231313 75.0
Ecuaţia necesită o etalonare anterioară a coeficienţiilor 1 , 2 şi 3 . Estimarea
preliminară pentru SPT este propusă de etla Odebrecht (2005): 76.01 , 12 şi
l0042.013 , unde l este lungimea totală a tijei.
Valorile de penetrare ( ), înregistrate în timpul unui test dinamic pot fi apoi
utilizate pentru a calcula forţa dinamică, prezentând noi posibilităţi pentru interpretarea
rezultatelor SPT.
Măsurători şi corecţii
SPT nu îndeplineşte cerinţele de standardizare complete. Rezultă că
interpretarea rezultatelor testului, care se bazează pe numărul de lovitură N , în ultimii ani
a fost supus la ,,corecţii”” diferite să ţină seama de lipsa de standardizare în procedurile
de testare, efectele de presiune descopertare şi influenţa lungimea tijei.
61
Normalizarea numărului de lovituri cu privire la o presiune de referinţă
supraîncărcată ,efficient, în solurile granulare a devenit acceptată la nivel internaţional.
Produsele risipite de valori extrem de variabile şi necunoscute de energia livrată
la sistemul de tija SPT poate fi acum în mod corespunzător reprezentat prin
standardizarea N măsurată - la o valoare de referinţă de 60% din energia potenţială a SPT
ciocan. Aceste corecţii obligatorii sunt detaliate în secţiunea următoare.
Suprasolicitarea presiuni
Întrucât lucrarea de pionierat de Gibbs şi Holtz (1957), a fost recunoaşterea
faptului că stresul afectează geostatic media magnitudini de numărul lovituriilor în
solurile granulare. Acest efect poate fi eliminat prin normalizarea valorilor SPTN cu
privire la un stres de referinţă efectiv.
Această corecţie recomandată este esenţială, deoarece rezistenţa la penetrare
este cunoscută pentru creşterea aproximativ liniară cu profunzimea şi într-un stres
constant vertical eficient, şi pentru creşterea penetrari ca aproximativ pătrată a densităţii
relative rD .
'2 baDN rSPT , unde:
a şi b - sunt factorii dependenti de materiale
' - este media stresului efectiv
Ecuaţia este adesea exprimată ca o funcţie de stres vertical eficientă 'v ,
deoarece poate fi estimată cu precizie rezonabilă la orice site-ul dat. Influenţa presiunii de
descopertă poate fi exprimată printr-o adancime a factorului de corecţie NC :
''2
21
/100/100
baba
baDkPabaD
NNC
r
r
SPTN , unde
62
1N - este rezistenţa echivalentă SPT sub un stres vertical de 100 kPa. . Pe baza
acestui concept, mai multe expresii au fost dezvoltate pentru a reprezenta sprijinirea NC
de ambele în situ şi testele de laborator, astfel cum este rezumată în tabelul, în special
corelatii propuse de Peck et al (1974) şi Skempton (1986).
15. Concluzii şi imagini
Am observat ca încercarea de penetrare dinamică (DP) presupune determinarea
in situ a rezistenţei unui pămanât sau a unei roci moi la penetrarea dinamică cu con.
Rezistenţa de penetrare trebuie înregistrată continuu în funcţie de
adâncime.Rezultatele încercării sunt folosite în principal pentru determinarea profilului
pământului împreună cu rezultatele prelevării de eşantioane prin forare, pentru
determinarea unor parametri geotehnici cum sunt proprietăţile de rezistenţă şi
deformabilitate ale pâmânturilor şi rocilor moi precum şi pentru obţinerea unor date
utilizabile direct în metode de calcul, în general în pământurile granulare sau fine dar
posibil şi în alte depozite.
Rezultatele pot fi de asemenea folosite pentru a determina lungimea piloţilor şi
rezistenţa acestora la compresiune şi la întindere sau pentru dimensionarea fundaţiilor de
suprafaţă.
De asemenea, rezultatele DP pot fi utilizate pentru a determina adâncimea la
straturile de teren foarte îndesate, ceea ce poate da o indicaţie, de exemplu, asupra
lungimii piloţilor purtători pe vârf.
63
64
65
66
67
Bibliografie
C 159 – 1989 – Instrucţiuni tehnice pentru cercetarea terenului de fundare prin
metoda penetrării cu con, penetrare statică, penetrare dinamică, vibropenetrare.
Geotechnique – Essais sur ovrages geotechniques. Dimensionnement. Execution –
editura Afnor.
In situ testing in Geomechanics, Fernando Schnaid, editura Taylor and Fancis.
