CLASIFICAREA TEHNICO-GEOLOGICĂ A ROCILOR

Cursul IV

4.1. CLASIFICAREA TEHNICO-GEOLOGICĂ A ROCILOR

4.1.1. Roci tari (stâncoase)

4.1.2. Roci moi (nestâncoase)

4.2. Consideraţii privind folosirea diverselor roci ca teren de fundare

4.2.1. Comportarea rocilor tari ca teren de fundare

4.2.2. Comportarea rocilor moi ca teren de fundare

4.1.1. ROCI TARI (STÂNCOASE)

Rocile care alcătuiesc scoarţa terestră şi care pot servi ca teren de fundare pentru construcţii sau material de construcţie, pot fi clasificate după mai multe criterii.

Clasificarea rocilor numai după criterii pur geologice (geneză, vârstă, formă de zăcământ etc.), nu este satisfăcătore pentru practica inginerească de construcţii, unde interesează în primul rând modul de comportare al acestora sub acţiunea încărcăturilor, respectiv proprietăţile lor fizico-mecanice. Din acest motiv s-a adoptat o clasificare pe criterii tehnico-geologice care să ţină seama de particularităţile şi natura fizică a particulele minerale componente ale rocilor, de caracteristicile care determinând

rezistenţa şi modul de deformare al acestora, comportarea la acţiunea apei etc. Din acest punct de vedere rocile se clasifică în două grupe mari, după cum

urmează: roci tari sau stâncoase; roci moi sau nestâncoase.

ROCI TARI (STÂNCOASE)

În grupul rocilor tari se încadrează rocile magmatice şi metamorfice, care sunt roci stâncoase, precum şi rocile sedimentare cimentate cu o strânsă legătura între fragmentele componente (gresii, calcare). Între elementele care alcătuiesc aceste roci există legături rigide de cristalizare sau cimentare, care le imprimă o rezistenţă mare la solicitări exterioare. Legile de deformare a rocilor tari se apropie de cele ale corpurilor solide.

4.1.2. ROCI MOI (NESTÂNCOASE)

În grupa rocilor moi sunt cuprinse rocile sedimentare detritice necimentate, care se înpart în: roci necoezive (nelegate); roci coezive (legate).

În cadrul rocilor mobile necoezive (nelegate) sânt cuprinse: grohotişurile, bolovănişurile, pietrişurile şi nisipurile. Ele sânt alcătuite din fragmente care se află într-o atingere reciprocă ce se poate considera punctiformă pe suprafaţa lor de contact şi al căror echilibru se datoreşte forţelor de frecare dintre particule. Deformaţiile lor la compresiune depinde de deplasarea reciprocă a fragmentelor necomponente, producându-se imediat după aplicarea încărcăturii şi având în general caracter ireversibil.

Rocile coezive au particolele componente legate prin coeziune de natură hidrocoloidală, combinată eventual cu legături slabe de cimentare.

Caracteristice pentru aceste roci sunt deformaţiile provocate de tensiunile tangenţiale şi din comprimare plastică care au loc în timp. În funcţie de compoziţia minerologică şi de cantitatea de apă conţinută de aceste roci în pori, se pot prezenta în stare solidă (tare), plastică şi curgătoare.

Gruparea rocilor coezive este formată din argile şi pământuri argiloase. Praful şi pământurile prăfoase fac trecerea între rocile necoezive şi coezive având proprietăţi caracteristice.

 

4.2. CONSIDERAŢII PRIVIND FOLOSIREA DIVERSELOR ROCI CA TEREN DE FUNDARE

4.2.1. Comportarea rocilor tari ca teren de fundare Rocile tari sânt terenuri bune de fundare. În general rezistenţa lor este

mare, uneori chiar mai mare decât cea a materialelor din care se execută în mod obişnuit fundaţiile, iar deformarea lor sub acţiunea încărcăturilor aduse de construcţii este practic neânsemnată. Deşi din acest punct de vedere, proiectarea şi execuţia fundaţiilor nu prezintă dificultăţi, sânt totuşi unele aspecte de care trebuie să se ţină seama în cazul fundării construcţiilor pe asemenea roci.

De cele mai multe ori partea superficială a rocii, care este în contact direct cu agenţii externi (apă, aer, variaţii de temperatură etc.) este alterată. Pentru asigurarea unui reazem sigur, respectiv a unei bune legături între fundaţie şi roca bună de fundare, partea alterată trebuie să fie îndepărtată în mod obligatoriu.

Rocile stâncoase pot prezenta o serie de discontinuităţi, datorate fisurilor şi crăpăturilor, de care depind în mod direct permeabilitatea şi stabilitatea generală a lor, precum şi rezistenţa şi stabilitatea construcţiilor fundate pe ele. Apa cantonată în fisuri crează presiuni hidrostatice mari asupra pereţilor acestora accentuând alterarea şi reducând stabilitatea masivului de rocă. În vederea preântâmpinării sau diminuării unor fenomene defavorabile, în faza de pregătire a terenului de fundare se impune executarea unor lucrări de injectare prin care se închid fisurile, crăpăturile şi se reduc infiltraţiile.

În multe cazuri, prezenţa în cuprinsul terenului de fundarea unor roci sedimentare de precipitaţie chimică sau organogene poate crea dificultăţi, datorită apariţiei în masivul de rocă a unor goluri sau caverne sub acţiunea apei (în masivele de sare gemă şi gips) sau a unor caverne-carsturi – sub acţiunea apei care vehiculează acizi (în masivele calcaroase) producând tasări pronunţate ale construcţiilor. În cazul masivelor de cretă apar deformaţii mari datorită reducerii pronunţate a rezistenţelor mecanice sub acţiunea apei infiltrate de la suprafaţă sau a ciclului de îngheţ-dezgheţ.

4.2.2. Comportarea rocilor moi ca teren de fundare

Din punct de vedere al comportării rocilor moi ca suport al construcţiilor, se deosebesc:

Terenuri bune de fundare (rezistente), alcătuite din roci care în starea lor naturală prezintă rezistenţă şi stabilitate suficient de mari pentru preluarea încărcăturilor transmise de construcţie şi a căror deformare generează deplasări şi deformaşii ale construcţiei, compatibile cu structura de rezistenţă şi exploatarea normală a acesteia, pe lângă un sistem de fundare raţional din punct de vedere tehnico-economic.

Bolovănişurile, pietrişurile şi nisipurile sunt terenuri bune de fundare. Cu cât fragmentele componente sunt de mărimi mai diferite şi cu cât volumul golurilor dintre ele este mai redus (adică sunt mai îndesate), cu atât rezistenţa şi stabilitatea lor la acţiunea încărcărilor este mai ridicată. Nu sunt bune de fundare terenurile care se află în stare afânată, dar prezintă avantajul că se pot compacta relativ uşor prin procedee mecanice.

TERENURI DE FUNDARE DIFICILE (SLABE)

Terenuri de fundare dificile (slabe), alcătuite din roci care în starea lor naturală nu prezintă caracteristicile sus-menţionate precum şi din roci care pot suferi modificări importante , defavorabile sub aspectul rezistenţei, deformabilităţii şi stabilităţii, sub acţiunea unor factori interiori sau exteriori (variaţii de umeditate, de temperatură, seisme etc.). La executarea construcţiilor pe aceste terenuri se impune luarea unor măsuri pentru majorarea rezistenţei, stabilităţii sau pentru eliminarea unor fenomene defavorabile.

Probleme dificile prezintă nisipurile fine cu granulaţie uniformă supusă acţiunii hidrodinamice a apei, deoarece la o anumită viteză a curentului de apă sunt antrenate şi particulele fine de nisip, dând naştere la nisipuri curgătoare (sufoziune), care reduc substanţial rezistenţa şi stabilitatea terenului de fundare. Acest fenomen poate apărea, în special în timpul executării săpăturilor şi a fundaţiilor, când este necesară coborârea nivelului apei subterane, evacuarea apei prin pompare din groapa de fundaţie provoacă creşterea vitezei de circulaţie a apei prin teren, putând ajunge la valoarea vitezei critice care antrenează particulele de nisip.

Prafurile şi pământurile prăfoase sunt terenuri slabe de fundare, care saturate cu apă dau naştere la mâluri, iar amestecate şi cu substanţe organice formează nămolurile, având rezistenţe foarte reduse.

Loessurile şi pământurile loessoide, în general numite şi pământuri macroporice, prezintă particularităţi deosebite, prin faptul că în lipsa contactului cu apa au rezistenţă şi stabilitate relativ ridicate, putându-se comporta bine ca teren de fundare. În contact cu apa se dizolvă liantul de cimentare (CaCO3) al particulelor de praf, producându-se o prăbuşire a structurii loessului, însoţită de deformaţii mari, chiar sub greutatea proprie. Rezistenţa şi stabilitatea acestor pământuri se reduc foarte mult în contact cu apa, din acest motiv pământurile loessoide sunt considerate ca fiind terenuri dificile de fundare.

Pământurile argiloase, privite ca teren de fundare, au o comportare complexă, ridicând cele mai multe probleme la proiectarea şi executarea fundaţiilor. Calitatea lor este determinată, în principal, de doi factori: conţinutul de apă, care influenţează asupra consistenţei, şi starea de consolidare. Pământurile argiloase pot fi terenuri bune de fundare când au conţinut redus de apă şi o stare de consolidare satisfăcătoare, şi foarte slabe când conţinutul de apă este ridicat şi starea de consolidare slabă.

O categorie a terenurilor argiloase o reprezintă pământurile contractile (numite şi expansive sau active), care-şi modifică sensibil volumul atunci când umiditatea lor variază. Ele se încadrează în cazegoria terenurilor dificile la fundare, fapt care impune prevederea unor măsuri deosebite la proiectarea şi executarea fundaţiilor construcţiilor.

Combinaţiile dintre pământurile argiloase şi prăfoase cu conţinutul ridicat de substanţe organice nu sunt terenuri bune de fundare, din cauza rezistenţelor reduse pe care le au datorită reducerii frecărilor dintre fragmentele componente.

Solul vegetal nu este teren bun de fundare, de aceea, la realizarea construcţiilor, se îndepărtează pe toată grosimea sa; stratul superficial de 15-20 cm decapat sub formă de brazde poate fi utilizat la stabilitatea taluzurilor. Humusul, care este parte componentă a solului vegetal, conţine acizi humici care prezintă agresivitate faţă de betonul din fundaţii şi în special faţă de betonul proaspăt, prin formarea humaţilor de calciu solubili.