Influența Parametrilor Rezistenței la Forfecare a Pământurilor Coezive

Introducere

Selectarea parametrilor rezistenţei la forfecare adecvaţi pentru realizarea unei lucrări de construcţii în pământuri coezive reprezintă cea mai complexă şi dificilă decizie cu care trebuie să se confrunte un inginer geotehnician, aceasta datorită problemelor serioase de stabilitate caracteristice acestor tipuri de pământuri.

În ingineria geotehnică, analiza stabilității include totalitatea studiilor efectuate pentru a determina dacă rezistenţei la forfecare a solului, pe presupusa suprafață de cedare, i se însuşeşte, sau nu, un factor de siguranță suficient potrivit pentru a evita cedarea. Practic, astfel de studii constau în comparația dintre forţele care ar putea provoca cedarea şi forţele rezistente rezultate din rezistenţa la forfecare a solului.

Aşadar, analiza stabilităţii taluzurilor şi a versanţilor, dimensionarea de înaltă acurateţe pentru baraje, diguri, terasamente, cuantificarea împingerii pământului asupra lucrărilor de sprijin şi a capacităţii portante a terenurilor de fundare, implicit în soluţionarea şi proiectarea fundaţiilor, sunt dependente de corectitudinea determinării rezistenţei la forfecare a pământurilor.

Teoria Coulomb

Rezistenţa la forfecare a unui pământ este definită ca fiind tensiunea tangenţială care se exercită de-a lungul suprafeţei de rupere, în momentul cedării. În cazul pământurilor coezive, rezistenţa la forfecare se exprimă în funcţie de doi parametri, şi anume:

coeziunea (c), constantă în raport cu presiunea aplicată, definită ca efectul forţelor izotrope de atracţie între particulele pământului, uniform distribuită în masa acestuia şi care este, de fapt, rezultanta:

coeziunii electromoleculare (c_w),

coeziunii de cimentaţie (c_0) sau structurale (c_s) şi

coeziunii aparente (c_a);

unghiul de frecare internă/interioară (Φ).

Prin urmare, rezistenţa la forfecare a acestor pământuri, dată de legea lui Coulomb, este aproximată cu dreapta de ecuaţie reprezentată în Figura 1: τ_f=c+ σ∙tgΦ.

Se constată că această relaţie exprimă atât variaţia rezistenţei unui singur eşantion de pământ la modificarea eforturilor exterioare, cât şi curba rezultatelor diferitelor teste folosind probe din acelaşi tip de pământ.

Figura 1: Reprezentarea grafică a dreptei intrinseci (dreapta lui Coulomb) pentru pământuri coezive

Principiul de efort efectiv

Principiul efortului efective reprezintă cheia mecanicii moderne a pământurilor. Dezvoltarea acestui principiu a fost început de către Terzaghi şi a enunţat în 1936, în cadrul primei Conferinţe Internaţionale de Mecanica Pământurilor şi Fundaţii. Principiul este legat de comportamentul pământului la diferenţa dintre presiunea totală (σ) şi presiunea fluidului (apei) din pori (u): σ^'=σ-u.

În aceste condiţii, rezistenţa la forfecare a pământurilor va depinde de presiunea efectivă (σ^') şi relaţia devine (Coulomb – Terzaghi): τ_f^'=c^'+(σ-u)∙tgΦ^', unde c^' şi Φ^' sunt parametrii efectivi ai dreptei lui Coulomb.