În proiectarea rambleurilor rutiere și feroviare pe soluri cu granulație fină sau cu granulație foarte fină, e necesară înțelegerea tendinței de surpare a terenului în decursului timpului. Acest lucru se datorează faptului că, în cazul infiltrării apei, procesul de drenaj are loc foarte lent pe termen mediu și lung.
Problema este resimțită în special în secțiunile adiacente umerilor viaductelor și în extinderea anchetelor preexistente din motive evidente.
Prin urmare, scopul este de a accelera procesul cursului de scufundare, adică drenaj. În prezent există diverse tehnici potrivite pentru scopul menționat mai sus: cele tradiționale prin aplicarea de drenuri și/sau preîncărcări și tehnici de consolidare a terenurilor cu inserția de întăriri columnare (stâlpi, deep mixing, jet grouting, stone columns etc.)
Soluții pentru a interveni în surpare
Proprietățile mecanice slabe ale solurilor de fundație, împreună cu sarcinile semnificative care derivă din greutatea corespunzătoare a celor detectate pot induce, de fapt, fenomene de instabilitate sau pot duce la defecțiuni mari și prelungite, capabile să compromită funcționalitatea lucrării.
Tehnicile tradiționale implică utilizarea de drenuri verticale, eventual combinate cu o fază de preîncărcare. Aplicarea sarcinii are efectul de „presare” a solului și elimină apa.
Recent, se propun soluții care, în loc să aibă ca scop accelerarea procesului de drenaj, au ca scop consolidarea solului în anticiparea subsidenței care ar apărea în timp: Aceasta este aplicarea elementelor cilindrice rigide constând din stâlpi sau coloane consolidate. Pe partea pozitivă, nu este necesar să așteptați perioade lungi din cauza mișcării solului, dar, pe de altă parte, costul crește.
Consolidarea prin intermediul piloților de fundație
În aplicarea piloților, sarcinile sunt transferate la capul acestuia din urmă, încercând să crească distanța centrală și să reducă concentrația forțelor tangențiale și distorsiunea în detecție care ar putea genera nereguli ale suprafeței drumului.
Ca o alternativă la stâlpi este introducerea în sol a diferitelor materiale, cum ar fi beton, nisip, pietriș, mortar etc.. combinate cu mai multe acțiuni, cum ar fi: bătaie, găurire, injecție, amestecare, vibrații, înlocuire, compactare. Ele creează elemente cilindrice, așa-numitele „întăriri columnare”: deep mixing, jet grouting, stone columns și toate variantele asociate cu acestea.
Deep Mixing
Aceasta implică amestecarea mecanică a varului și/sau cimentului în sol, printr-un burghiu mecanic cu lame rotative. Dacă amestecul de var și ciment este adăugat sub formă de pulbere, amestecarea uscată este de obicei utilizată pentru solurile argiloase saturate, dacă este amestecată în prealabil cu apă de amestecare umedă
Jet grouting
Constă în injectarea amestecurilor de lichide, proiectate la viteză mare. Acest proces înseamnă că există fenomene de dezintegrare, amestecare și/ sau permeabilitate a solului, care, cu aderența și rigidizarea produce un element de sol cimentat de formă aproape cilindrică
Fig. 1 – Aplicarea de Jet grouting pe drum costatat
Stone columns
Stone columns sunt coloane de nisip și/ sau pietriș și au proprietatea dublă de scurgere a apei și rigidizarea solului. Acestea sunt aplicate printr-o sondă vibratoare care pătrunde în sol prin îngroșarea solului înconjurător și a umplut gaura cu nisip și pietriș.
Fig. 2 – Constatarea feroviară recunoscută pe stone columns
O tehnică diferită pentru realizarea stone columns, utilizată în țările din Europa de Est pentru consolidarea fundațiilor [KWIECIEE și SKOWSKI, 2008], Constă în compactarea dinamică a materialului cu granulație grosieră cu ajutorul unui ciocan cu o greutate de aproximativ 10 tone căzut de la înălțimi maxime de 15 m. în funcție de caracteristicile solurilor naturale, este posibilă atingerea adâncimilor maxime de 4-6 m.
Analiză și calcul – radier general pe piloți – DeepFound
Programul DeepFound permite calcularea capacității portante și a tasărilor radierului general pe piloți folosind metoda PDR propusă de Poulos (2000) ce derivă din combinarea metodelor Poulos și Davis (1980) și din metoda Randolph (1994).
Drenurile verticale
Drenurile verticale sunt rute importante pentru migrarea apelor subterane, atunci când procesul de consolidare, indus, de exemplu, de o pretensionare, în solurile cu permeabilitate scăzută urmează să fie accelerat.
Instalarea drenilor este de obicei precedată de pregătirea, pe amprenta corpului cercetatului, a unui covor de drenaj, cu funcția dublă a planului de lucru și colectarea și eliminarea apei transmise prin canale. În ceea ce privește tipurile de drenuri și metodele lor de instalare, din punct de vedere istoric, drenurile realizate cu stâlpi de nisip au fost mai răspândite, din cauza costului lor modest de construcție.
Fig. 3 – Aplicare drenurilor
Mărimea ajutorului
În lucrările de dimensionare de acest tip, trebuie avut în vedere faptul că comportamentul mecanic al unei fundații armate cu elemente coloanelor este în funcție de interacțiunea dintre solurile naturale și coloane, fiecare cu propriile caracteristici.
În plus, caracteristicile mecanice, pe lângă factorii menționați mai sus și materialul, variază în funcție de adâncimea coloanei care este puternic influențată de modul de execuție. Dispunerea geometrică a intervențiilor (fig. 4) poate duce la o distribuție a sarcinilor de la o zonă cu randament mai mare la una mai rigidă.
Pentru a defini lungimea coloanelor, este necesar mai întâi să se identifice și să se caracterizeze volumul semnificativ al fundației, adică acea porțiune de teren care, ca urmare a construcției și exploatării cercetatului, va fi afectată de o întindere sau o întindere semnificativă.
Fig. 4 – Geometria unui sistem tipic de armare a coloanelor (a. secțiune verticală; b. aspect planimetric triunghiular și pătrat)
Element finit în geotehnica – GFAS
G.F.A.S. (Geotechnical and F.E.M. Analysis System) este un program pentru mecanica terenurilor folosind elemente finite. Este o soluție completa care integrează toate funcționalitate necesare pentru analiza problematicilor geotehnice precum:
- Tunel
- Stabilitatea versanților
- Excavații
- Tasări ale rambleelor
- Tasări ale fundațiilor
- Interacțiune teren structura
Cum să prevezi surparea în timp
GeoStru are printre aplicațiile sale Geoapp aplicația online „Progresul subsidenței în prezența scurgerilor verticale„, care permite prin câteva intrări să genereze grafice ale tendinței în timp a gradului de consolidare și subsidență (Fig.5)
- Andamento nel tempo consolidazione = Evoluția în timp a consolidării
- Andamento nel tempo cedimenti = Evoluția în timp a deformării
- Senza dreni = fără drenaj
- Con dreni con efficacia ridotta = cu drenaj cu eficacitate redusă
- Con dreni = cu drenaj
- Tempo di consolidazione t(anni) = timp de consolidare t(ani)
Fig. 5 – Ieșire a progresului Geoapp al subsidenței în prezența drenurilor verticale
Utilizatorul este urmărit pas cu pas în introducerea datelor în conformitate cu schema actuală:
Fig. 6 – Diagrama utilizată în Geoapp
Unde cu:
- h1 = grosimea stratului cu drenaj
- h2 = grosimea stratului fără drenaj
- h = stratul căii de drenaj fără drenaj
- CV = Coeff. consolidare verticală
- Ch = Coeff. consolidare orizontală
- dw = diametrul echivalent al drenaj
- i = distanța drenajelor
Puteți alege tipul de drenaj între centura prefabricată sau nisip, cu o bază de date inclusă cu valorile de referință ale tipului, cum ar fi diametrul drenului, grosimea, lățimea, permeabilitatea în funcție de material etc.
Modelul de calcul prevede alegerea aranjamentului drenurilor de plasă pătrate sau a cuincunxului (Fig. 7):
- Dreni verticali = Drenaj vertical
- Disposizione dei dreni a quinconce = aranjatea drenurilor a quincunx
- Disposizione a maglia quadrata = aranjament cu ochiuri pătrate
- Condizioni al contorno = condiții limită
- Se la base e impermeabile = dacă baza e impermeabilă
Fig. 7 – Model de aranjament a drenurilor
Alte date de intrare sunt coeficientul de formă, sagging previzibil exprimat în cm, coeficienți de permeabilitate orizontală și filtru, diametrul zonei perturbate, modul de descărcare de dren (un capăt sau două).
Rezultatul va fi conform figurii 5, unde tendințele în momentul consolidării și al subsidenței sunt evidențiate în 3 cazuri diferite: Fără canale de scurgere, cu canale de scurgere cu eficiență redusă (luând în considerare efectul rezistenței hidraulice a drenului este rehash-ul solului) și cu canale de scurgere.
Defecțiune în prezența scurgerilor verticale. Aplicație care permite analizarea cursului de scădere în timp, în solurile cu boabe fine în prezența scurgerilor verticale. Abilitatea de a salva și încărca proiectul, crearea grafică a tendinței de subsidență și consolidare în timp și raportul de export calcularea completă a indiciilor
În plus față de salvarea și deschiderea proiectelor de lucru, aplicația vă permite să elaboreze un raport de calcul complet cu indicii teoretice ale modelului utilizat și rezultatele de ieșire într-un mod detaliat ca tabele de valori utilizate în crearea de grafice.
Surparea în prezența drenajelor/scurgerilor verticale
Aplicația care permite analizarea supării în timp, în solurile cu boabe fine în prezența drenajelor verticale.
Abilitatea de a salva și încărca proiectul, crearea grafică a tendinței de subsidență și consolidare în timp și exportarea relației de calcul completă a indiciilor în format .docx
