Pmnturi lichefiabile

Prin lichefiere[footnoteRef:1] se ntelege scaderea brusca a rezistenei la forfecare a unui pamnt necoeziv saturat, care produce o transformare temporar a materialului respectiv ntr-o mas fluid. Este provocat de o prabuire a structurii datorit ocului sau altui tip de solicitare i este nsoit de o cretere brusc, dar temporar, a presiunii apei din pori. [1: http://beneficiarconstructii.com/wp-content/uploads/2012/03/P-125-84-Pamanturi-necoezive-lichefiabile.pdf ndrumator tehnic pentru studiul proprietatilor pamnturilor necoezive lichefiabile Indicativ P 125-84]

Se disting dou tipuri de fenomene diferite: 1. Lichefierea propriu-zisa este fenomenul prin care un pamnt necoeziv saturat afnat si pierde o mare parte din rezistenta la forfecare si poate curge ca un lichid, datorita unei solicitari monoton crescatoare sau ciclice. 2. Lichefierea ciclica este fenomenul de cedare progresiva a unui nisip saturat, afnat, cu ndesare medie sau ndesat, supus unei solicitari cu variatie ciclica n conditii de volum constant. Deformatia finala rezulta din cumularea deformatiilor produse n timpul fiecarui ciclu de ncarcare; n cazul nisipurilor afnate deformatia poate fi nelimitata, fenomenul devenind similar lichefierii propriu-zise.Prin definitie, pamanturile lichefiabile sunt alcatuite din particule de material de mic densitate, mergand de la nisipuri foarte fine spre fine, prafuri nisipoase si nisipuri prafoase, saturate.

Fig. 1. Modul de aranjare a matricei porilor dintr-un pmnt saturat nainte i dup lichefiere. (Foto de Nelson, 2011). [footnoteRef:2] [2: http://www.see.ed.ac.uk/soilliquefaction/What%20is%20soil%20liquefaction/index.html#.VT6g1NKqqkp]

Figura 1 stnga - Pmnt saturat. Apa umple porii dintre particule. Frecarea dintre particule le ine pe acestea mpreun. Figura 1 dreapta Apa nconjoar complet particulele de pmnt i oprete orice contact dintre acestea. Pmntul curge asemeni unui fluid.n mecanica pmnturilor, termenul "lichefiat" a fost folosit pentru prima dat de Hazen, A. cu referire la cedarea barajului Calaveras din California[footnoteRef:3] n anul 1918 .[footnoteRef:4] [3: http://web.mst.edu/~rogersda/dams_of_ca/Dams-of-California-Presentation-2012.pdf] [4: http://en.wikipedia.org/wiki/Soil_liquefaction]

Imagini comparative, nainte i dup lichefierea barajului Calaveras din California, 22 respectiv 23 martie 1918.

Niigata (Japonia, 1964) Cutremurul de pmnt a produs lichefierea pmntului i, ca urmare, nclinarea i scufundarea parial n teren a mai multor blocuri.[footnoteRef:5] [5: http://en.wikipedia.org/wiki/Soil_liquefaction]

Dei efectele lichefierii au fost mult timp nelese, au fost mai bine aduse n atenia inginerilor n anul 1964 dup cutremurele de pmnt din Niigata (Japonia) i respectiv din Alaska. Lichefierea a fost, de asemenea, un factor important n distrugerile din golful San Francisco n timpul cutremurului Loma Prieta din 1989, i din n Portul Kobe n timpul marelui cutremur din 1995. Mai recent lichefierea a fost n mare msur responsabil pentru pagubele importante aduse proprietilor rezideniale din suburbiile estice ale oraului Christchurch i localitile vecine n timpul cutremurului Canterbury din Noua Zeeland produs n anul 2010 i cutremurele care i-au succedat la nceputul i jumtatea anului 2011.

Cutremurul Canterbury din Noua Zeeland din anul 2010 - cmin de canalizare ieit din planul drumului ca urmare a lichefierii pmntului. [footnoteRef:6] [6: http://en.wikipedia.org/wiki/2010_Canterbury_earthquake]

Lichefierea pmntului (oraul Christchurch , Noua Zeeland), n timpul cutremurului produs la data de 22.02.2011 [footnoteRef:7] [7: https://www.youtube.com/watch?v=2WoKu5VxKgshttp://www.nzraw.co.nz/news/eqc-interactive-map/]

[footnoteRef:8]Efectul undelor seismice de suprafa pentru patru cldiri similare, dar construite pe patru terenuri de fundare diferite (teren bun de fundare, bazin cu sedimente slab consolidate, pmnt saturat nisipos, nisip lichefiabil). Seismogramele, prezentate pentru primele trei situaii, evideniaz caracteristicile undelor seismice acestea i scad frecvena dar i mresc amplitudinea pe msur ce strbat trec de la roci consolidate spre terenul neconsolidat, saturat, nisipos, efectele generate fiind mult mai periculoase pentru construcie. Lichefierea pmntului produce efecte chiar mai periculoase asupra structurilor prin scufundarea acestora. [8: https://www.youtube.com/watch?v=536xSZ_XkSs]

Propagarea undei seismice Substat stncos vs. Sedimente neconsolidate

film[footnoteRef:9] [9: https://www.youtube.com/watch?v=mO7LAZgtdoI]

Lichefierea pmntului n timpul cutremurului din 1999, oraul Adapazari din nord-vestul Turciei - Cldiri afundate

Dei asemntoare ca structur de rezisten cldirile au fost avariate diferit: cea din stnga a trebuit s fie demolat imediat dup dezastru, cea din mijloc a suferit avarii semnificative iar cea din dreapta nu a suferit degradri. Diferena dintre cele dou din stnga fa de cea din dreapta a constat n existena unui strat de pmnt de fundare lichefiabil cu grosimea de doar 1 m sub cldirile avariate semnificativ (Lichefierea pmntului n timpul cutremurului din 1999, oraul Adapazari din nord-vestul Turciei)[footnoteRef:10] [10: https://www.youtube.com/watch?v=mO7LAZgtdoI, prezentarea "Efectele lichefierii asupra structurilor" susinut de Dr. Jonathan D. Bray (Universitatea din California, Berkely) la Geo-Congresul din anul 2013 din San Diego, California ]

Material ejectat i ulterior consolidat dup lichefierea pmntului din timpul cutremurului din anul 1999 n oraul Adapazari din nord-vestul Turciei

INFLUENTA FACTORILOR INTRINSECI[footnoteRef:11] [11: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2014/01/31/factorii-care-influenteaza-sensibilitatea-unui-pamant-la-lichefiere/#.VVufsLmqpHwRevista construciilor nr. 100 ianuarie-februarie 2014, pag. 2014, pagina 26.]

Cunoasterea caracteristicilor pamanturilor care influenteaza lichefiabilitatea lor este importanta cel putin pentru realizarea a doua scopuri: prognoza comportarii seismice a terenului de fundare, pe baza unor date generale si eventual, a unor investigatii suplimentare, usor de realizat si obtinerea unor probe cu adevarat netulburate si reprezentative, precum si stabilirea schemei de incercare a lor, astfel incat sa fie reproduse cat mai fidel conditiile determinante din natura, atunci cand se efectueaza o analiza detaliata a sensibilitatii la lichefiere.In afara parametrilor solicitarii, probabilitatea de producere a lichefierii mai este conditionata de o serie de factori care pot fi grupati in doua mari categorii:a) caracteristici care determina tipul de pamant: granulozitate (fractiuni granulare dominante, gradul de neuniformitate, continutul de particule fine), forma particulelor, greutatea specifica a acestora si indirect, compozitia lor mineralogica;b) caracteristici de stare a pamantului in depozit: gradul de indesare, structura si indirect, geologia depozitului; starea de umiditate si conditiile de drenare ale stratului; starea de eforturi si istoricul acestora (tensorii eforturilor unitare actuale, atat cel sferic cat si cel deviator, coeficientul de impingere in stare de repaus, raportul de supraconsolidare, solicitari ciclice anterioare) si indirect, varsta depozitului.Compozitia granulometricaCele mai susceptibile pamanturi de a fi lichefiate in timpul cutremurelor sunt, desigur, nisipurile fine si cele prafoase. Continutul in particule fine (fractiunile praf si argila) confera pamanturilor o plasticitate si o rezistenta structurala de tip coeziv, care se opune lichefierii, chiar daca cresterile de presiune a apei in pori pot determina deformatii apreciabile. Pe de alta parte, pamanturile necoezive, alcatuite din fragmente mari, au, in general, o permeabilitate suficient de mare pentru a asigura o disipare rapida a presiunii apei din pori, chiar pe masura generarii ei de actiunea seismica.Cand se dispune de mijloace pentru stabilirea rezistentei la lichefiere a pamanturilor, granulozitatea nu mai apare, de regula, in schemele de calcul. Granulozitatea este pastrata, insa, ca factor determinant in criteriile calitative de apreciere a lichefiabilitatii.

Sensibilitatea la lichefiere este mai mare la nisipurile fine uniforme dect la alte pamnturi necoezive. Pot fi lichefiate nsa si nisipurile medii si grosiere, neuniforme. n tabelul de mai jos se definesc domeniile n care curba granulometrica a pamntului necoeziv trebuie sa se afle n ntregime pentru ca materialul sa fie susceptibil la lichefiere (att propriu-zisa ct si ciclica).[footnoteRef:12] [12: http://beneficiarconstructii.com/wp-content/uploads/2012/03/P-125-84-Pamanturi-necoezive-lichefiabile.pdf ndrumator tehnic pentru studiul proprietatilor pamnturilor necoezive lichefiabile Indicativ P 125-84]