Note teoretice¶

ÎNCERCĂRI DE PENERTOMETRIE DINAMICE CONTINUE¶

(DYNAMIC PROBING)¶

DPL-DPM–DPH-DPSH¶

Note ilustrative - Diverse tipologii de penetrometre dinamice

Încercarea de penetrometrie dinamică constă în introducerea în teren a unui vârf conic (înaintări progresive d) măsurând numărul de lovituri N necesar.

Încercările de Penetrometrie Dinamice sunt foarte răspândite și utilizate de către geologi și geotehniști, datorită simplității executive, rentabilității și vitezei de execuție.

Elaborarea, interpretarea și vizualizarea grafică a acestora permite “catalogarea și parametrizarea” solului parcurs cu ajutorul unei imagini continue, care permite o comparație între consistența diverselor nivele traversate și o corelație directă cu sondajele geognostice pentru caracterizarea stratigrafică.

Sonda penetrometrică permite de asemenea recunoașterea destul de precisă a grosimii păturilor din substrat, cota eventualelor nivele freatice, suprafețe de ruptură în taluzuri și consistența generală a terenului.

Utilizând datele deduse din corelațiile indirecte și făcând referire la diverși autori, trebuie să fie tratată cu precauția corespunzătoare și, dacă este posibil, după experiența geologică dobândită pe teren.1

Elemente caracteristice ale penetrometrului dinamic sunt următoarele:

greutate ciocan M;
înălțime liberă cădere H;
vârf conic: diametru bază con D, suprafața bazei A (unghi de deschidere a);
avansare (penetrare) d;
prezența/absența cămășuirii externe (noroi bentonitic).

În ceea ce privește clasificarea ISSMFE (1988) diverselor tipuri de penetrometre dinamice (vezi tabelul de mai jos) există o subdiviziune inițială în patru clase (pe baza greutății M a ciocanului):

tip UȘOR (DPL);
tip MEDIU (DPM);
tip GREU (DPH);
tip SUPERGREU (DPSH);

Clasificarea ISSMFE a penetrometrelor dinamice:

Tip	Acronime	Greutate ciocan M (kg)	Adâncime maximă probă (m)
Ușor	DPL (Uşor)	M £ 10	8
Mediu	DPM (Mediu)	10 < M < 40	20-25
Greu	DPH (Greu)	40 £ M < 60	25
Super-greu(Super Heavy)	DPSH	M ³ 60	25

1 În funcție de tipul probei, și alegerea caracterizării naturii terenurilor investigate (necoezive/coezive, coezive/necoezive - teren cu un comportament intermediar, care nu poate fi încadrat în mod cert), este făcută sub îndrumarea profesionistului (geologului) desemnat în funcție de competența și de experiența în zonă.

Penetrometre utilizate în Italia

În Italia sunt utilizate următoarele tipuri de penetrometre dinamice (care însă nu au intrat în standardul ISSMFE):

ciocan M = 30 kg, înălțime de cădere H = 0.20 m, penetrare d = 10 cm, vârf conic (a=60-90°), diametru D 35.7 mm, aria bazei conului A=10 cm² cămășuire /noroi bentonitic: prevăzut;

ciocan M = 20 kg, înălțime de cădere H=0.20 m, penetrare d = 10 cm, vârf conic (a= 60-90°), diametru D 35.7 mm, aria bazei conului A=10 cm² cămășuire /noroi bentonitic: prevăzut;

ciocan M = 73 kg, înălțime de cădere H=0.75 m, penetrare d=30 cm, vârf conic (a = 60°), diametru D = 50.8 mm, aria bazei conului A=20.27 cm² cămășuire: prevăzută în funcție de indicații precise;

ciocan M=63.5 kg, înălțime de cădere H=0.75 m, penetrare d=20-30 cm, vârf conic (a = 60°-90°) diametru D = 50.5 mm, aria bazei conului A = 20 cm², cămășuire /noroi bentonitic: prevăzut.

CORELAȚIE CU NSPT

Deși încercarea de penetrometrie standard (SPT) reprezintă azi unul dintre mijloacele cele mai răspândite și economice pentru obținerea de informații din subsol, marea parte a corelațiilor existente privesc numărul de lovituri NSPT obținut cu ajutorul încercării, este necesară raportarea numărului de lovituri al unei încercări dinamice cu NSPT. Transformarea este dată de:

NSPT = bT * N

Unde:

în care Q reprezintă energia specifică pentru lovitură și QSPT reprezintă energia care se referă la încercarea SPT.

Energia specifică pentru lovitură se calculează în acest mod:

în care

Mgreutate ciocan;

M’greutate prăjini;

Hînălțime cădere;

Asuprafața laterală a conului;

dintervalul de penetrare.

Evaluarea rezistenței dinamice a conului RPD

Formula Olandeză

Rpd rezistența dinamică a conului (arie A).

e penetrare medie pe lovitură (pas instrument împărțit la număr lovituri) (d/N).

M greutatea ciocanului (înălțimea de cădere H).

P greutate totală prăjini și sistem de lovire/batere.

Calculul (N1)60

(N1)60 este numărul de lovituri normalizat definit ca:

ER/60Randament sistem de foraj normalizat la 60%

Cs Parametru funcție de tub foraj (1.2 dacă lipsește).

Cd Funcție de diametrul forajului (1 dacă este cuprins între 65-115mm).

Cr Parametru de corecție funcție de lungimea prăjinilor.

Metodologie de Prelucrare

Prelucrările au fost efectuate printr-un program de calcul automat Dynamic Probing produs de GeoStru.

Programul calculează raportul energiilor transmise (coeficientul de corelație cu SPT) prin elaborările propuse de către Pasqualini (1983) - Meyerhof (1956) - Desai (1968) - Borowczyk-Frankowsky (1981).

Permite de asemenea utilizarea datelor obținute din efectuarea încercărilor de penetrometrie pentru extrapolarea informațiilor geotehnice și geologice utile.

O vastă experientă dobândită, împreuna cu buna interpretare și corelare, permit obținerea datelor utile pentru proiectare, de multe ori date mai fiabile decât din alte surse bibliografice, aspra litologiilor precum și date geotehnice determinate asupra verticalelor litologice din puține încercări de laborator realizate ca și reprezentare generală a unei verticale eterogene neuniformă și/sau complexă.

În particular se obțin informații privind :

EVALUĂRI STATISTICE ȘI CORELAȚII

Prelucrarea Statistica Permite prelucrarea statistică a datelor numerice din Dynamic Probing, utilizând în calcul valori reprezentative ale stratului, considerând o valoare inferioară sau superioară mediei aritmetice a stratului (valoare des utilizată);

valorile ce se pot introduce sunt :

Media Media aritmetică a valorilor numărului de lovituri pe stratul considerat.

Media minimă Valoarea statistică inferioară mediei aritmetice a valorilor numărului de lovituri pe stratul considerat.

Maxim Valoarea maximă a valorilor numărului de lovituri pe stratul considerat.

Minim Valoarea minimă a valorilor numărului de lovituri pe stratul considerat.

Deviația standard medie Deviație standard medie a valorilor numărului de lovituri pe stratul considerat.

Media deviată Valoarea statistică a mediei deviate a valorilor numărului de lovituri pe stratul considerat.

Media (+) deviație Media + deviația (valoarea statistică) a valorilor numărului de lovituri pe stratul considerat.

Media (-) deviație Media - deviația (valoarea statistică) a valorilor numărului de lovituri pe stratul considerat.

Distribuție normală R.C.

Valoarea lui Nspt,k este calculată pe baza unei distribuții normale sau gausiene, fixând o probabilitate de a nu depășii de 5%, conform relației de mai jos:

unde sNspt este deviația standard a lui Nspt.

Distribuție normală R.N.C.

Valoarea lui Nspt,k este calculată pe baza unei distribuții normale sau gausiene, fixând o probabilitate de a nu depășii de 5%, tratând valorile medii ale lui Nspt distribuite normal:

unde n este numărul de citiri.

Presiunea admisibilă

Presiunea admisibilă specifică pe interstrat (cu sau fără efect de reducere a energiei pentru mișcarea laterală a prăjinilor) calculată după cunoscutele elaborări propuse de Herminier, aplicând un coeficient de siguranță (în general = 20-22) care corespunde unui coeficient de siguranță standard pentru fundații egal cu 4, cu o geometrie standard cu lățime egală cu 1 m și adâncime d = 1m.

CORELAȚII GEOTEHNICE TERENURI NECOEZIVE

Lichefiere

Permite calculul potențialului de lichefiere al solurilor (în principal nisipoase) utilizând date NSPT. Prin relația lui SHI-MING (1982), aplicabilă pentru terenuri nisipoase, lichefierea este posibilă numai dacă NSPT-ul stratului avut în vedere este inferior NSPT-ului critic conform prelucrării lui SHI-MING.

Corelație Nspt în prezența pânzei freatice

NSPT este valoarea medie în strat

corelația este aplicată în prezența pânzei freatice dacă numărul de lovituri este mai mare de 15 (corecția este realizată dacă pânza freatică se regăsește în întreg stratul).

Unghi de forfecare

Densitatea relativă (%)

Modulul lui Young [Ey (Kg/cmp)]

Modul Edometric (Mo (Eed) (Kg/cmp))

Stare de consistență

Greutatea Volumică (t/mc)

Greutate Volumică Saturată

Modulul lui poisson

Potențial de lichefiere (Stress Ratio)

Viteza undelor de forfecare Vs (m/s)

Modul dinamic de deformație (G)

Modul de reacție (Ko)

Rezisteță la vârf a penetrometrului static ( Qc (Kg/cmp))

CORELAȚII GEOTEHNICE PENTRU TERENURI COEZIVE

Coeziune nedrenată [Cu (Kg/cmp)]

Rezistența la vârf penetrometru static [Qc (Kg/cmp)]

Modul Edometric [Mo (Eed) (Kg/cmp)]

Modulul lui Young [Ey (Kg/cmp)]

Starea de consistență

Greutate Volumică (t/mc)

Greutate Volumică saturată