Lichefierea și cutremurul
Lichefierea este un fenomen extrem de complex și potențial distructiv și poate avea loc în timpul unui eveniment seismic de intensitate semnificativă, Accelerațiile generate de un eveniment seismic conduc la o creștere a presiunii neutre a apei interstițiale conținute într-un sol nisipos saturat.
Figura 1 – Comparație între solul stabil la stânga și solul lichefiat la dreapta (de la Enciclopedia Britannica Inc, 2012)
Creșterea presiunilor neutre duce la anularea tensiunilor eficace și a rezistenței la tăiere a solului. Pierderea temporară a coeziunii în solul nisipos face ca solul să se comporte ca un fluid.Acest comportament al solului poate duce la o slăbire semnificativă a capacității de suport a solului în sine, ceea ce poate duce la scufundarea sau înclinarea structurilor construite pe el (figura1, 2,3).
Figura 2 – Cazuri reale: A) Lichefierea în orașul Urayasu, Japonia; B) mașini blocate în apă mâloasă clocotită (conform lui Yasuda et al., 2013); C) efectele lichefierii nisipurilor (Niigata, 1964); evenimentul din Kobe, 1995.
Terenuri în condiții non drenate
În condiții statice, solurile nisipoase sunt în mod tipic considerate a fi într-o stare drenată, în care presiunea neutră din interiorul solului are timp să se echilibreze cu condițiile din jur. Cu toate acestea, în timpul fenomenului de lichefiere indus de un eveniment seismic, accelerările exercitate asupra solului determină o creștere extrem de rapidă a presiunii neutre, împiedicând presiunea să se disipe în intervalul de timp disponibil.
În esență, creșterea bruscă a presiunii neutre în timpul lichefierii, cauzată de forțele seismice implicate, creează condiții nedrenate în care solul nisipos își pierde capacitatea de a disipa rapid presiunile neutre acumulate.(Fig.3).
Figura 3 –A) Stare stabilă, pre-lichefiere, în care granulele de nisip sunt în contact între ele; B) În urma cutremurului, apare pierderea coeziunii dintre granule și solul dobândește un comportament lichid (conform lui Youd, 1992).
Acest scenariu poate fi comparat cu situația în care aplicarea unei încărcături externe are loc la o viteză mult mai mare decât viteza cu care presiunile neutre pot să se disipe (de exemplu, într-un test penetrometric). În timpul procesului de lichefiere, chiar dacă nisipul are o permeabilitate intrinsecă ridicată, acesta se va afla într-o stare denumită „nedrenată”, în care presiunile neutre nu au oportunitatea de a fi disipate.
Metode pentru efectuarea verificărilor
În cadrul verificărilor de siguranță legate de fenomenul de lichefiere, pot fi adoptate diferite abordări metodologice, care variază de la metode simplificate la cele mai sofisticate bazate pe analize avansate.
- În cadrul verificărilor folosind metode simplificate, se efectuează determinarea unui coeficient de siguranță, obținut prin raportul dintre rezistența la lichefiere, denumită CRR (Cyclic Resistance Ratio, adică raportul de rezistență ciclică la lichefiere), și solicitarea generată de acțiunea seismică, numită CSR (Cyclic Stress Ratio, adică raportul de stres ciclic la lichefiere).
- Metodele de analiză avansată se bazează pe analize unidimensionale sau bidimensionale pentru a determina evoluția eforturilor și a deformărilor de tăiere induse de acțiunea seismică. Aceste abordări necesită utilizarea unor coduri complexe de calcul numeric și efectuarea de teste dinamice pe teren și teste ciclice de laborator pentru definirea modelului geotehnic al subsolului.
Ce să faci dacă solul este lichefiabil.
Dacă rezultatele analizei de susceptibilitate la lichefiere nu sunt satisfăcătoare, va trebui să se ia în considerare adoptarea unui sistem de fundații pe piloți. Acești piloți vor fi amplasați în zonele cu caracteristici geotehnice bune. În alternativă, va trebui să se planifice implementarea unor măsuri specifice pentru îmbunătățirea caracteristicilor geotehnice ale solului de fundație prin utilizarea de injecții cu rășini expandabile.
Verificări post-operare de lichefiere
În cazul unui teren susceptibil la lichefiere în care se optează pentru utilizarea piloților ca soluție, este posibil să efectuați verificări de lichefiere ținând cont și de viitoarele lucrări structurale. Acest proces poate fi ușor realizat folosind software-ul Liquiter al Geostru. De fapt, din ecranul prezentat în figura 4, este evident că, după ce ați selectat tipul de intervenție, puteți recalcula factorul de siguranță la lichefiere la diferite adâncimi pentru a evalua eficacitatea intervenției, urmând metoda lui Priebe.
Figura 4– Ecranul software-ului Liquiter: selecția tipului de intervenție și recalculează factorul de siguranță la lichefiere
Lichefierea solului- Liquiter
Software-ul Liquiter al Geostru permite planificarea unor măsuri pentru reducerea riscului de lichefiere (Priebe 1998) și recalculează tensiunile induse de cutremur, factorul de siguranță și potențialul de lichefiere după implementarea acestor intervenții.
