normativ de epuizmente

5/11/2018 Normativ de Epuizmente - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/normativ-de-epuizmente 1/68

Pagina 1 din 68

StimaŃi colegi,

Universitatea Tehnică de ConstrucŃii Bucureşti a elaborat într-o primă formă (Redactarea I-a)proiectul de Normativ privind proiectarea geotehnică a lucrărilor de epuizmente – Lotul I,Redactarea I, beneficiar MDRT.

Având în vedere complexitatea şi importanŃa lucrărilor de epuizment pentru fundareaconstrucŃiilor este nevoie ca un număr cât mai mare de specialişti să analizeze proiectulelaborat la această fază şi să formuleze aprecieri critice şi sugestii astfel încât, în forma finală,normativul să poată satisface cât mai multe din exigenŃele utilizatorilor.

În acest scop vă adresăm rugămintea ca până la data de 30.11.2011 să ne transmiteŃi aprecierileşi sugestiile pe care le consideraŃi utile.Părerile dumneavoastră contează.

Cu stima,

Prof. dr. ing. Eugeniu MarchidanuTel.: 0745 875 864e-mail: [email protected]



Pagina 2 din 68

NORMATIVPRIVIND PROIECTAREA GEOTEHNICĂ A LUCRĂRILOR DE

EPUIZMENTE –LOTUL 1Redactarea I

Ctr. Nr. 490/04.04.2011Beneficiar: Ministerul Dezvoltării

Regionale şi Turismului

Elaborator: Universitatea Tehnică de ConstrucŃii BucureştiData: 04.12.2011

GRUPUL DE LUCRU:Prof. univ. dr. ing. Eugeniu MARCHIDANUProf. univ. dr. ing. Iacint MANOLIUŞef lucrări dr. ing. Andrei Constantin OLTEANUIng. drd. Cristina TOMŞAIng. Andrei MARCHIDANU

RECTOR, ŞEF PROIECT;Prof. univ. dr. ing. Johan NEUNER Prof. univ. dr. ing. Eugeniu MARCHIDANU



Pagina 3 din 68

CUPRINSCAPITOLUL 1. DATE INTRODUCTIVE PRIVIND REALIZAREA LUCRĂRILOR DE

EPUIZMENT....................................................................................................................................... 61.1. GeneralităŃi................................................................................................................................ 61.2. DefiniŃii..................................................................................................................................... 6

1.2.1 Epuizmentul ................................................................................................................................ 71.2.2 Asecarea...................................................................................................................................... 71.2.3 Desecarea.................................................................................................................................... 71.2.4 Drenajul ...................................................................................................................................... 7

1.3. Termeni de referinŃă .................................................................................................................. 81.3.1 Modelul hidrogeologic ................................................................................................................ 81.3.2 Acviferul ..................................................................................................................................... 81.3.3 Permeabilitatea (sinonim conductivitate hidraulică) ..................................................................... 9

1.3.4 Porozitatea n................................................................................................................................ 91.3.5 Coeficientul de cedare Kc (sinonim coeficient de înmagazinare) .................................................. 91.3.6 Coeficientul de reŃinere Kr ........................................................................................................... 91.3.7 Transmisivitatea T..................................................................................................................... 101.3.8 Gradientul critic de antrenare hidrodinamică icr ......................................................................... 101.3.9 AbsorbŃia de apă q..................................................................................................................... 10CAPITOLUL 2. TESTE EFECTUATE IN SITU ŞI ÎN LABORATOR PENTRU DETERMINAREAPERMEABILITĂłII ......................................................................................................................... 11

2.1. ExecuŃia forajelor de investigaŃii hidrogeologice. InstalaŃii de foraj ......................................... 112.2. Pregătirea şi testarea forajelor de epuizment ............................................................................ 122.3 Clasificarea forajelor hidrogeologice după gradul şi după modul de deschidere a stratului acvifer

....................................................................................................................................................... 142.4. Scheme si formule uzuale pentru calculul coeficientului de permeabilitate .............................. 152.4.1 Pompări din foraje ..................................................................................................................... 15

2.4.1.1 Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber ................................................................... 152.4.1.2 Foraj imperfect în start acvifer cu nivel liber ............................................................... 162.4.1.3 Foraj perfect în strat acvifer sub presiune.................................................................... 172.4.1.4 Foraj imperfect in strat acvifer sub presiune ................................................................ 19

2.4.2 Turnări în foraje ........................................................................................................................ 212.4.2.1 Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber ................................................................... 212.4.2.2 Foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber ............................................................... 212.4.2.3 Foraj perfect în strat acvifer sub presiune.................................................................... 21

2.4.2.4Foraj imperfect în strat acvifer sub presiune ................................................................. 222.4.3 Raza de influenta a forajelor hidrogeologice.............................................................................. 232.4.4 Metode expeditive pentru evaluarea permeabilităŃii in situ......................................................... 24

2.4.4.1 Scheme de calcul propuse de Hvorslev........................................................................ 242.4.4.2 Metoda Lefranc........................................................................................................... 252.4.4.3. Metoda Brillant.......................................................................................................... 272.4.4.4 Metoda Hooghoudt ..................................................................................................... 282.4.4.5 Metoda Biroului de HidroamelioraŃii SUA (metoda Nazberg) ..................................... 292.4.4.6 Evaluare a coeficientului de permeabilitate în laborator............................................... 30

2.4.5 Calculul coeficientului mediu de permeabilitate în terenuri stratificate ...................................... 31



Pagina 4 din 68

CAPITOLUL 3. PRINCIPII GENERALE DE ALEGERE A METODEI DE EPUIZMENT .............. 333.1. Alegerea metodei de epuizment în funcŃie de granulozitatea şi permeabilitatea pământului din

stratul acvifer ................................................................................................................................. 333.2. Metode de epuizment .............................................................................................................. 343.2.1. Epuizment direct din groapa de excavaŃie ................................................................................. 34

3.2.1.1. Executarea gropilor de excavare cu taluzuri nesprijinite ............................................. 343.2.1.2. Executarea gropilor de excavare cu taluzuri sprijinite................................................. 35

3.2.2. Executarea excavaŃiilor sub protecŃia ecranelor de etanşare ...................................................... 373.2.3. Denivelarea apei subterane prin foraje de epuizment amplasate pe conturul excava Ńiei ............. 383.2.4. Denivelarea apei subterane cu instalaŃii de filtre aciculare......................................................... 383.2.5. Denivelarea apei subterane prin sifonare................................................................................... 423.2.6. Denivelarea apei subterane prin foraje autodescărcătoare, cu drenare descendentă sau ascendentă.......................................................................................................................................................... 42CAPITOLUL 4. PARAMETRII HIDROLOGICI DE EXPLOATARE A FORAJELOR DEEPUIZMENT..................................................................................................................................... 44

4.1. Saltul de nivel în foraje............................................................................................................ 444.1.1. Foraj perfect în strat acvifer sub presiune.................................................................................. 444.1.2. Foraj imperfect după gradul de deschidere. Pompare în regim permanent ................................. 44

4.2. Viteza de admisie a apei în gaura de foraj şi debitul critic de epuizment .................................. 464.2.1 RelaŃia lui Sichardt.................................................................................................................... 464.2.2. RelaŃia lui Truelsen .................................................................................................................. 47

4.3. Evaluarea denivelării critice a apei în forajul de epuizment (după Ch. Jaeger).......................... 474.4. Evaluarea riscului de antrenare hidrodinamică a nisipului în funcŃie de gradientul hidraulic alcurgerii şi de coeficientul de neuniformitate al nisipului ................................................................. 474.5 Formele de manifestare a procesului de antrenare hidrodinamică a nisipurilor .......................... 48

4.5.1 Sufozia ...................................................................................................................................... 484.5.2 Eroziunea .................................................................................................................................. 484.5.3 Afuierea .................................................................................................................................... 484.5.4 Ruperea hidraulică..................................................................................................................... 494.5.5 Lichefierea ................................................................................................................................ 49CAPITULUL 5. CALCULUL SUPRAFEłEI DE DEPRESIE PENTRU UN GRUP DE FORAJE DEEPUIZMENT CARE INTRĂ ÎN INTERFERENłĂ .......................................................................... 51

5.1. Foraje perfecte în strat acvifer cu nivel liber ............................................................................ 515.2. Foraje perfecte în strat acvifer sub presiune ............................................................................. 53

CAPITOLUL 6. MONITORIZAREA LUCRĂRILOR DE EPUIZMENT.......................................... 556.1. Măsurători topo geodezice....................................................................................................... 556.2. Măsurători inclinometrice........................................................................................................ 556.3. Măsurători piezometrice .......................................................................................................... 56

CAPITOLUL 7 DEZAFECTAREA SISTEMELOR DE EPUIZMENT.............................................. 57CAPITOLUL 8. CONłINUTUL CADRU AL PROIECTULUI DE EPUIZMENT............................ 58BIBLIOGRAFIE................................................................................................................................ 59REGLEMENTĂRI TEHNICE RECOMANDATE PENTRU ELABORAREA PROIECTELOR DEEPUIZMENT..................................................................................................................................... 60ANEXA 1. ......................................................................................................................................... 61



Pagina 5 din 68

EXEMPLU DE CALCUL PENTRU UN SISTEM DE EPUIZMENT ALCĂTUIT DIN FORAJECARE LUCREAZĂ ÎN INTERFERENłĂ ŞI SUNT DISPUSE PE CONTURUL UNEI EXCAVAłII

ÎN FORMĂ DREPTUNGHIULARĂ ................................................................................................. 61ANEXA 2. ......................................................................................................................................... 67CONłINUTUL CADRU AL PROIECTULUI DE EPUIZMENT (MODEL)..................................... 67



Pagina 6 din 68

CAPITOLUL 1. DATE INTRODUCTIVE PRIVIND REALIZAREA

LUCRĂRILOR DE EPUIZMENT

1.1. GeneralităŃi

Prezentul Normativ se referă la „Structurile hidrogeologice clasice”, de formă stratificată sau puŃin înclinate, cu permeabilitate de tip granular, specifice zonelor de luncă, terase, câmpuri înalte ş.a.

Pentru structurile hidrogeologice de tip „montan” caracteristice zonelor cu relief muntos şi structurigeologice complexe, alcătuite din pământuri şi roci stâncoase, puternic cutate şi fracturate, afectate defalii însoŃite de zone de brecii, pânze de şariaj, fenomene carstice ş.a. sunt necesare abordări speciale.

ConstrucŃiile care se fundează direct, sub nivelul apei subterane, necesită lucrări de epuizment până lacote impuse de proiectul de fundare în vederea creării condiŃiilor de executare în uscat a gropilor defundare şi evitării riscului de pierdere a stabilităŃii taluzurilor excavaŃiilor, de producere a antrenăriihidrodinamice a pământurilor necoezive sau de rupere a vetrei gropii de excavare datorită subpresiuniidin acviferul inferior.

Elaborarea unui proiect de coborâre a nivelurilor apelor subterane necesită următoarele categoriiprincipale de informaŃii, cu privire la:

a. Modelul geologic al zonei în care se înscrie amplasamentul construcŃiilor care fac obiectulproiectului, însoŃit de parametrii hidrogeologici ai acviferelor incluse în acesta.

b. Date constructive şi funcŃionale privind construcŃiile pentru care se elaborează proiectul.c. Date privind construcŃiile din zona adiacentă perimetrului destinat construcŃiilor ce urmează a

fi executate.

Personalul tehnic ingineresc care elaborează astfel de proiecte trebuie să aibă cunoştinŃe temeinice degeologie inginerească, geotehnică şi hidrogeologie şi o experienŃă semnificativă în practica de şantieraferentă acestui domeniu de proiectare.

Ca regulă generală pentru fiecare amplasament se elaborează proiectul de coborâre a nivelului apeisubterane bazat pe studii proprii, în conformitate cu prevederile NP 074-2011.

Utilizarea unor proiecte tip, pentru amplasamentele asemănătoare din punct de vedere geotehnic şihidrogeologic, precum şi al caracteristicilor construcŃiilor ce urmează a fi realizate, poate fi acceptată cu condiŃia ca acestea să fie adaptate la amplasamentele pentru care se elaborează.

1.2. DefiniŃii

În practica de şantier lucrările care se execută în scopul captării şi evacuării apei subterane din masivelede pământ sunt cunoscute sub diverse denumiri: epuizment, asecare, desecare, drenare.



Pagina 7 din 68

1.2.1 Epuizmentul

Termenul de epuizment este utilizat în principal în domeniul construc Ńiilor civile şi reprezintă un

ansamblu de lucrări care se execută în amplasamentul construcŃiilor cu fundare directă, sub nivelulpânzei freatice, pentru a face posibilă executarea în uscat a excavaŃiilor şi a elementelor fundaŃiei.

În cazul în care, sub cota de fundare există un acvifer captiv, sub presiune, care pune în pericolstabilitatea vetrei gropii de excavare, epuizmentul trebuie extins şi la acest acvifer până cândsubpresiunea pe vatră scade sub sarcina geologică creată de pachetul de roci din acoperişul stratuluiacvifer.

În funcŃie de condiŃiile hidrogeologice specifice amplasamentului, lucrările de epuizment se pot realizasub diverse forme:

- reŃele de foraje echipate cu filtre, pompe de aspiraŃie sau pompe submersibile de diverse tipuri;

- filtre aciculare cu sau f ără vacuum;- electroosmoză;- instalaŃii de extragere şi evacuare a apei prin sifonare;- foraje autodescărcătoare cu descărcare descendentă sau ascendentă ş.a.

Durata necesară de funcŃionare a unui sistem de epuizment începe din faza premergătoare deschideriiexcavaŃiilor pentru groapa de fundare şi se încheie după realizarea integrală şi etanşarea fundaŃiei.

Dacă nu se impun măsuri speciale de menŃinere a nivelurilor apelor subterane la cote coborâte înperioada post epuizment, echipamentele de epuizment se deafectează şi nivelurile apelor subteranerevin la cotele iniŃiale.

1.2.2 AsecareaEste termenul consacrat domeniului lucrărilor miniere şi cuprinde ansamblul de lucrări de captare şievacuare a apei subterane din amplasamentul zăcămintelor de minereuri, cărbuni, roci utile, etc. care seexploatează „în uscat” prin excavaŃii subterane sau în cariere.

Asecarea se realizează prin reŃele de foraje echipate cu filtre şi pompe submersibile din care sepompează apă până se realizează o suprafaŃă de depresie situată sub cota de exploatare a zăcământului.Echipamentul de asecare intră în funcŃiune înainte de deschiderea excavaŃiilor pentru exploatareazăcământului şi se dezafectează după încetarea activităŃii de exploatare.

1.2.3 Desecarea

Cuprinde ansamblul lucrărilor de extragere şi evacuare a apei din terenurile agricole cu exces deumiditate, în vederea recuperării şi reintegrării acestora în circuitul agricol.De regulă desecarea se realizează prin lucrări de drenaj orizontal pozate la adâncimi reduse.

1.2.4 Drenajul

Reprezintă cea mai utilizată metodă de captare şi evacuarea gravitaŃională a apei subterane. O formă specială de drenaj este cel întreŃinut prin sifonare, atunci când înălŃimea maximă de aspiraŃie nudepăşeşte cca. 7.00m.



Pagina 8 din 68

Drenajul descendent sau ascendent, prin foraje autodescărcătoare, reprezintă de asemenea o soluŃiefrecvent utilizată.

1.3. Termeni de referinŃă Principalii termeni de referinŃă utilizaŃi în proiectarea sistemelor de epuizment sunt:

1.3.1 Modelul hidrogeologic

Reprezintă forma de exprimare vizuală, bi sau tridimensională, şi descriptivă, din punct de vederelitologic, structural şi parametric, a masivului de pământ în care se includ structurile hidrogeologicecare interferează cu lucrările de epuizment.

1.3.2 Acviferul

Reprezintă volumul de pământ, de formă stratiformă, lenticulară sau masivă în care este cantonată apa

subterană liberă. Acviferul este delimitat cel puŃin în bază de un strat impermeabil (culcuş).

Principalele tipuri de structuri acvifere sunt prezentate în Tabelul 1. 1, Fig.1. 1şi Fig.1. 2

Tabelul 1. 1 Tipuri de acvifere separate în func Ń ie de modul de închidere a structurii şi de nivelul apelor

subterane

Tipul deacvifer

Caracteristici

Acviferfreatic

Delimitat de strat impermeabil numai în culcuş. În partea superioară acviferul este în legătură directă cuatmosfera

Cu nivel liberNivelul hidrostatic Nh este situat în interiorul stratuluiacvifer

Cu nivel ascensionalNivelul piezometricse află sub cotaterenului

Acvifercaptiv

Delimitat de straturiimpermeabile în culcuş şi în acoperiş

Sub presiuneNivelul piezometric al apeisubterane este situat în complexulde straturi din acoperişul stratuluiacvifer

Cu nivel artezianNivelul piezometricse află deasupra coteiterenului

Fig.1. 1 Nivelul apei subterane în raport cu suprafa Ń a terenului Fig.1. 2: Schema clasifică rii acviferelor



Pagina 9 din 68

1.3.3 Permeabilitatea (sinonim conductivitate hidraulică )

Proprietatea mediului poros de a fi străbătut de un fluid newtonian care este pus în mişcare ca efect al

diferenŃei de presiune între punctele situate pe traiectoria mişcării fluidului, poartă numele depermeabilitate.

În calculele hidrogeologice evaluarea permeabilităŃii se face pe baza coeficientului de permeabiltate,notat cu simbolul k .

Coeficientul de permeabilitate reprezintă volumul de fluid, V, cu vâscozitatea dinamică η=1, carestrăbate în intervalul de timp ∆t, după o direcŃie normală, secŃiunea A, sub un gradient de presiune i.

⋅

∆=

T

L

Ait

V k

1

1. 1

Coeficientul de permeabilitate are dimensiunile unei viteze şi în mod curent se exprimă în cm/s, m/s

sau în m/zi.

1.3.4 Porozitatea n

Se notează cu simbolul n şi reprezintă raportul dintre volumul total Vp al golurilor şi volumul total alprobei de pământ analizată. Se exprima în procente din volumul total al probei de pământ.

[ ]%100⋅=V

V n

p

1. 2

În cazul mediilor granulare, golurile din masivul de rocă sunt reprezentate prin spaŃiile intergranulare şipoartă denumirea de pori. În mediile stâncoase există două tipuri de goluri: cele intergranulare(interstiŃiale) şi cele fisurale, reprezentate prin însumarea spaŃiilor libere care afectează masivul de rocă.

Din totalul golurilor care aparŃin unui volum de pământ o parte sunt închise prin cimentare saucolmatare, astfel încât prin acestea nu poate circula apa liberă.

Dacă din volumul total al golurilor se scade volumul golurilor închise, porozitatea remanentă reprezentată prin suma golurilor care comunică între ele şi prin care apa liberă poate circula, poartă numele de porozitate efectivă .

1.3.5 Coeficientul de cedare K c (sinonim coeficient de înmagazinare)

Reprezintă raportul dintre cantitatea de apă Vwc cedată gravitaŃional de către un volum unitar V depământ saturat, la o scădere unitară a sarcinii hidraulice, şi volumul total al probei analizate.

[ ]%100⋅=V

V K wcc 1. 3

1.3.6 Coeficientul de re Ń inere K r

Se defineşte ca raportul dintre volumul de apă Vwr reŃinută de scheletul mineral după drenarea liberă aapei, şi volumul total V al pământului analizat.

[ ]%100⋅=V

V K wr

r

1. 4



Pagina 10 din 68

Pentru pământurile saturate (Sr=1) suma volumului de apă cedată gravitaŃional şi a volumului de apă reŃinută de către scheletul mineral este egală cu volumul total al golurilor dintre granulele minerale care

comunică între ele.Suma coeficienŃilor de cedare şi de reŃinere reprezintă coeficientul de porozitate efectivă .

[ ]%100 nV

V

V

V V K K

pwr wcr c

==⋅+

=+ 1. 5

1.3.7 Transmisivitatea T

Acest parametru semnifică potenŃialul acviferului de a ceda sau înmagazina apă. Se calculează curelaŃia:

⋅=

T

L M k T

2

1. 6

în care k este coeficientul de permeabilitate iar M este grosimea stratului permeabil care cedează sau înmagazinează apă.

1.3.8 Gradientul critic de antrenare hidrodinamică i cr

Gradientul hidraulic la care începe procesul de dislocare şi evacuare a celor mai fine particule solidedin pământurile granulare necoezive, sub formă de sufozie, reprezintă gradientul critic icr.

Etapele succesive ale procesului de antrenare hidrodinamică sunt: sufozia, eroziunea hidraulică,afuierea, ruperea hidraulică şi lichefierea.

1.3.9 Absorb Ń ia de apă qReprezintă măsura permeabilităŃii masivelor de roci fisurate şi ale rocilor granulare necoezive, şi sedetermină prin injecŃii de apă efectuate sub presiune, pe tronsoane din gaura forajului. Se determină cuformula

⋅⋅⋅⋅=

at m

litri

pt l

Qq

min

1. 7

Unitatea de măsură a absorbŃiei de apă este Lugeonul (u.L.).

Un Lugeon reprezintă cantitatea de apă Q=1 litru, absorbită pe un tronson de lungime 1=l metru dingaura forajului cu Φ= 50-70mm în timpul ∆t=1 minut la o presiune de injectare p= 10 at (100m coloană de apă).

Unei unităŃi Lugeon îi corespunde un coeficient de permeabilitate:scmk / 105.1 5−⋅≅ 1. 8



Pagina 11 din 68

CAPITOLUL 2. TESTE EFECTUATE IN SITU ŞI ÎN LABORATOR PENTRU

DETERMINAREA PERMEABILITĂłII

2.1. ExecuŃia forajelor de investigaŃii hidrogeologice. InstalaŃii de forajÎn practica curentă de şantier se foloseşte o gama largă de instalaŃii şi echipamente pentru executareagăurilor de foraj, cu condiŃia ca acestea să îndeplinească parametrii de performanŃă caracteristiciacestor tipuri de lucrări.

În Fig. 2. 1, Fig. 2. 2, Fig. 2. 3 şi Fig. 2. 4 se prezintă câteva modele de instalaŃii de foraj.

Pentru investigaŃii hidrogeologice este de preferat să se folosească apa ca fluid de foraj, utilizând

procedeul cu tubare concomitentă cu forarea pentru menŃine stabilitatea nisipului purtător de apa. Înpractica de şantier, însă, de cele mai multe ori forajele de pompare se executa cu noroi de foraj.

După echiparea găurilor de foraj cu filtru si extragerea coloanelor oarbe de lucru, gaura de foraj sespală intens cu circuit de apă pentru evacuarea noroiului din gaura forajului si din stratul de nisipcontaminat.

Fig. 2. 1 Foraj cu circula Ń ie direct ă , prin pompare Fig. 2. 2 Foraj cu circula Ń ie inversă , prin aspira Ń ie

Fig. 2. 3 Foraj cu circula Ń ie inversă , cu aer lift Fig. 2. 4 Foraj cu circula Ń ie inversă , cu ejector



Pagina 12 din 68

2.2. Pregătirea şi testarea forajelor de epuizment

Dacă programul de investigaŃii prevede testarea individuală a straturilor acvifere este necesară închiderea fiecărui strat cu coloană, conform Fig. 2. 5:

Fig. 2. 5 schema de tubare a unei gă uri de foraj.

I, II, III straturi acvifere; N p nivel piezometric

Fig. 2. 6 Schema echipă rii unei gă uri de foraj cu

coloană filtrant ă şi material filtrant:

1 - coloană filtrant ă ; 2 – material filtrant; 3 –

peretele gă urii de foraj; 4 - strat acvifer permeabil;

5 – strat impermeabil

Testele de permeabilitate se efectuează ascendent începând cu stratul din baza găurii de foraj. Seintroduce coloana de pompare prevăzută cu filtre în dreptul fiecărui strat ce urmează a fi testat şi cucentrori pentru a fi coaxială cu gaura forajului.

În jurul filtrului se realizează o coroană filtrantă, conform Fig. 2. 6.Măsurarea denivelării apei în găurile de foraj se realizează cu dispozitive speciale. Un model dedispozitiv pentru măsurarea adâncimii apei de foraj este arătat în Fig. 2. 7.

Fig. 2. 7 Dispozitiv cu senzori pentru mă surarea nivelului apei în foraj: cu cablu coaxial (stânga) şi banda

(dreapta). In mijloc dispozitiv e buzunar.



Pagina 13 din 68

Se extrage coloana de tubaj pe înălŃimea corespunzătoare stratului acvifer care se testează. Conform

programului de testare, se realizează prima treapta de denivelare până ce curgerea intra în regimstaŃionar şi apa pompată este limpede.

Pentru pomparea apei din foraje pot fi utilizate pompe de aspiraŃie (Fig. 2. 8), pompe submersibileacŃionate electric precum şi pompe cu aer-lift tip Mamuth (Fig. 2. 9).

Fig. 2. 8 Schema pompă rii experimentale executat ă

cu pompa de aspira Ń ie amplasat ă la suprafa Ńă : 1 –sorb; 2 – conducta de admisie; 3 – pompa; 4 – vas

de mă surare a debitului

Fig. 2. 9 Pomparea cu aer lift, tip Mamuth: 1 –

compresor de aer (p=5-6 at); 2 – conduct ă de aer;3 – sorb; 4 - coloană de pompare prin care circula

emulsie de aer cu apă ; 5 – dezaerator; 6- conduct ă

de apă ; 7 – vas pentru mă surarea debitului pompat

După testarea primului strat, coloana filtrantă se obturează prin cimentare la nivelul stratului pompat, seretrage coloana de tubare care etanşează următorul strat şi în continuare se procedează asemănător ca laprimul strat (Fig. 2.10).



Pagina 14 din 68

Fig. 2. 10 Succesiunea de testare a straturilor acvifere:

a – testarea stratului I; b – testarea stratului II; c – testarea stratului III

1,2 – coloane de tubaj; 3 – coloana filtrant ă ; 4 – filtru din pietri ş mă rgă ritar; 5 – conducta de refulare

a apei pompate; 6 – dop din argilă sau ciment

2.3 Clasificarea forajelor hidrogeologice după gradul şi după modul de deschidere a stratuluiacvifer

Clasificarea privind schemele de execuŃie şi de echipare a forajelor hidrogeologice sunt prezentate în

Fig. 2. 11.

Fig. 2. 11 Clasificarea forajelor după gradul şi după modul de deschidere a stratului acvifer. Scheme de

execu Ń ie şi echipare a forajelor



Pagina 15 din 68

2.4. Scheme si formule uzuale pentru calculul coeficientului de permeabilitate

2.4.1 Pompă ri din foraje

2.4.1.1 Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber

Fig. 2. 12: Foraj singular

( ) ( )S H S

r

R

Qh H

r

R

k −

=−

=2

lnln0

20

20

π π 2. 1

Fig. 2. 13: Grup de pompare cu unul sau două piezometre

• Cu un singur piezometru

( )( )10

0

1

2

ln

SS H SS

r

r Q

k −−−

=π

2. 2

( )( )11

0111

2

ln)2(ln)2(ln

SS H SS

r S H Sr S H S R

−−−

−−−= 2. 3

• Cu două piezometre

( )( )2121

1

2

2

ln

SS H SS

r

r Q

k −−−

=π

2. 4

( )( )2121

122211

2

ln)2(ln)2(ln

SS H SS

r S H Sr S H S R

−−−

−−−= 2. 5



Pagina 16 din 68

Fig. 2. 14: Foraj singular amplasat inapropierea unui râu

)2(

2log

73.0 0

S H S

r

h

Qk −

= 2. 6

Fig. 2. 15: Grup de foraje in strat acvifer cu patul

impermeabil inclinat. Forajele sunt amplasate pe

direc Ń ia de curgere a apei subterane

)(2

2log

73.0120

21

22

1

2

r r ihhhr

r

Qk −−−

= 2. 7

în care α tgi = este panta naturală a curentului subteran

2.4.1.2 Foraj imperfect în start acvifer cu nivel liber

Fig. 2. 16: Definirea zonei active a unui foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber

În cazul forajului imperfect apare noŃiunea de zonă activă care se defineşte ca adâncimea Ha subnivelul hidrostatic până la care se resimte influenŃa denivelării apei în gaura forajului.În funcŃie de grosimea acviferului, adâncimea zonei active poate fi mai mare decât grosimea acestuiasau mai mică.- Pentru Ha>H coeficientul de permeabilitate se calculează cu formula lui Forcheimer



Pagina 17 din 68

[ ] 40002

0

)(25.0)(

log

73.0

S H

hS H

S H

r hS H H

r

RQ

k

a

a

a

a−

−−

−

+−−

= 2. 8

- Pentru Ha<H coeficientul de permeabilitate se determină cu aceeaşi formulă în care H se înlocuieştecu Ha.În relaŃia de mai sus se poate considera r0=0 daca r≤h0 şi aportul de debit prin fundul găurii de forajpoate fi neglijat în raport cu debitul care intră prin pereŃii laterali.

Grosimea zonei active Ha se poate calcula prin încercări succesive cu relaŃia

4 000)(25.0

1

2

1

S H

hS H

S H

r h

S H

a

a

a

a

−

−−

−

+−

=

2. 9

sau din Tabelul 2. 1

Tabelul 2. 1 Determinarea zonei active H a=f(S,h0)

Sh

S

+0

0,2 0,3 0,5 0,8 1,0

Sh

H a

+0

1,30 1,60 1,70 1,85 2,00

2.4.1.3 Foraj perfect în strat acvifer sub presiune

Fig. 2. 17: Foraj singular

MS

r

R

Qk 0

log

366.0= 2. 10



Pagina 18 din 68

Fig. 2. 18 Grup de pompare cu unul sau doua

piezometrie

• Cu un singur piezometru

( )1

1

log

366.0SS M

r

R

Qk −

= 2. 11

( )1

011 logloglog

SS

r Sr S R

−

−= 2. 12

• Foraj central cu două

piezometre

( )21

1

2log

366.0 SS M

r

r

Qk −= 2. 13

( )21

1221 logloglog

SS

r Sr S R

−

−= 2. 14

Fig. 2. 19: Foraj singular în strat acvifer mixt

• Foraj singular în strat acvifer mixt

( )220

2

ln

oh M MS

r

RQ

k −−

=π

2. 15



Pagina 19 din 68

Fig. 2. 20: Foraj singular amplasat în apropierea

unui râu

MSr

b

Qk 0

2log

366.0= 2. 16

Fig. 2. 21: Foraj singular amplasat între doua râuri

−=

L

L L

r

L

MS

Qk

2

)(cos

2log

366.0 21

0

π π 2. 17

Fig. 2. 22: Grup de pompare în curent de apă . Forajele

sunt amplasate pe direc Ń ia de curgere a apei subterane

[ ])()(

log

336.01212

1

2

r r ihh M

r

r

Qk −−−=

2. 18

în care i este panta curentuluisubteran.

2.4.1.4 Foraj imperfect in strat acvifer sub presiune

Fig. 2. 23: Foraj singular cu filtru înecat (l<0,3M)

• Pentru l<0,3M

0

32.1log

336.0

r

l

lS

Q

k = 2



Pagina 20 din 68

Fig. 2. 24:Foraj singular cu filtru înecat (pentru

l>0,3M)

• Pentru l>0,3M

−

−=

R

M A

r

M

MS

Qk

4log

4log2

2

1336.0

0α 2. 20

Factorul

==

M

l f A α se determină grafic din Fig. 2. 25

Fig. 2. 25: Grafic pentru determinarea factorului A

Fig. 2. 26: Foraj singular cu filtru înecat

amplasat în apropierea unui râu

)56.0

log2

32.1(log

366.022

2

0 l M

l

M

l

r

l

MS

Qk

−+= 2. 21

RelaŃia este valabilă pentru M lsi M b 3.05.0 ≤≥



Pagina 21 din 68

2.4.2 Turnă ri în foraje

2.4.2.1 Foraj perfect în strat acvifer cu nivel liber

Fig. 2. 27: Foraj perfect în strat acvifer cu nivelliber

• Foraj singular

220

0

log735.0

H h

r

RQ

k −

= 2. 22

• Grup de foraje cu două piezometre

))(2(

log735.0

2121

1

2

SSSS H

x

xQ

k −++

= 2. 23

2.4.2.2 Foraj imperfect în strat acvifer cu nivel liber

Fig. 2. 28: Foraj imperfect în strat acvifer cu nivelliber

• Foraj singular

)(

log366.0

00

0

H hh

r

RQ

k −

= 2. 24


)(

log366.0

210

1

2

SSh x

xQ

k −

= 2. 25

2.4.2.3 Foraj perfect în strat acvifer sub presiune

Fig. 2. 29: Foraj perfect în strat acvifer sub

presiune

• Foraj singular

)(

log366.0

0

0

H h M

r

RQ

k

−

= 2. 26


)(

log366.0

21

1

2

SS M

x

xQ

k −

= 2. 27



Pagina 22 din 68

2.4.2.4Foraj imperfect în strat acvifer sub presiune

Fig. 2. 30: Foraj imperfect în strat acvifer sub

presiune(l<0,3M)

• InfiltraŃii numai prinperetele forajului- când l<0,3M (Fig. 2. 30)

0

6.1log

366.0

r

l

lS

Qk =

2. 28

când l > 0.3 M (Fig. 2. 31)

−

−=

00

4log

4log2

2366.0

r

M A

r

M l

HS

Qk

α 2. 29

Fig. 2. 31: Foraj imperfect în stratacvifer sub presiune (l > 0.3 M)

în care

==

M

l f A α se determina cu ajutorul graficului

din Fig. 2. 25.

Fig. 2. 32: Foraj imperfect în strat acvifer sub

presiune. Infiltra Ń ii numai prin perete forajului.

Zona activă mai mică decât grosimea stratului.

40

12

log366.0

−= a

aa

a M

M

l

M

S M

r

RQ

k 2. 30

în care mărimea zonei ),( Sl f M a = se determină din

graficul prezentat în Fig. 2. 33



Pagina 23 din 68

Fig. 2. 33: Grafic pentru determinarea zonei active M a

2.4.3 Raza de influenta a forajelor hidrogeologice

Rază de influenŃă se determină în timpul turnărilor sau pompărilor experimentale folosind grupuri deforaje în care sunt incluse şi forajele piezometrice. De cele mai multe ori însă, pentru turnări saupompări experimentale se foloseşte un singur foraj. În acest caz pentru determinarea razei de influenŃă se utilizează formule empirice stabilite pe baza unui volum mare de determinări experimentale ceea cea permis verificarea acestora.

Câteva formule mai des utilizate în calculele hidrogeologice pentru determinarea razei de influenŃă suntredate în Tabelul 2.2.

Tabelul 2. 2 formule uzuale pentru calculul razei de influen Ńă R[m]

FormulaUnitatea de măsură

pentru kDomeniul de aplicabilitate

k S R 575= m/s Foraje în straturi acvifere cu nivel liber

kH S R 2= m/zi

kH S R 3000= m/s

k S R 2.10= m/zi

Foraje executate în straturi acvifere sub presiune

k S R 2+= ρ m/zi Strat acvifer cu nivel liber

k S R 2.10+= ρ m/zi Strat acvifer sub presiune

Sisteme de drenare deformă circulară, cu raza

ρ .

Nota Ń ii: H – înă l Ń imea apei în foraj; s – denivelare; k – coeficientul de permeabilitate; ρ – raza cercului pe care

sunt amplasate forajele dintr-un grup care lucrează în interferen Ńă .



Pagina 24 din 68

2.4.4 Metode expeditive pentru evaluarea permeabilităŃ ii in situ

2.4.4.1 Scheme de calcul propuse de Hvorslev

• Turnare cu nivel variabil, sub nivelul hidrostatic al acviferului (Fig. 2.34). Acvifer cu nivel libersau sub presiune

2

1

12

ln)( H

H

t t F

Ak

−= 2. 31

Fig. 2. 34: Turnarea cu nivel variabil, sub nivelul

hidrostatic

Fig. 2. 35: Graficul de varia Ń ie în timp a vitezei de

denivelare

• Turnare cu nivel constant, sub nivelul hidrostatic al acviferului (Fig. 2.36)

Fig. 2. 36: Turnare cu nivel constant, sub

nivel hidrostatic

eFH

qk =

În relaŃiile 2.31 şi2.32, A este ariasecŃiunii coloanei de apă din foraj(pentru foraj înclinat secŃiunea este oelipsă); F-factor ce depinde de condiŃiiledin zona pătrunderii apei din gauraforajului în stratul permeabil. Factorul F,pentru diverse scheme de foraje, secalculează conform relaŃiilor redate înTabelul 2. 3.

2. 32



Pagina 25 din 68

Tabelul 2. 3: Scheme şi formule pentru calculul factorului F

Schema forajului CondiŃii Factorul F

A

Foraj cu coloană de tubaj până labază.Rocă granulară sau stâncoasă cupermeabilitate uniformă.

r F 5,5=

B

Foraj cu coloană de tubaj până lalimita dintre permeabil şiimpermeabil

r F 4=

C

Extinderea forajului pe o lungime

L sub capătul coloanei de tubaj

++

=

2

2

41

2ln

2

r

L

r

L

LF

π

D

Foraj extins pe lungimea L subcoloana de tubaj în rocagranulară sau stâncoasă,stratificată, cu permeabilitateorizontală şi verticală

r

mL

LF

ln

2π =

vh k k m / = şi r L 8>

E

Foraj care pătrunde pe adâncimeaL sub coloana de tubaj care este încastrată în stratul impermeabilsuperior

++

=

2

2

1ln

2

r

L

r

L

LF

π

F

Foraj cu coloană de tubaj până lalimita dintre permeabil şiimpermeabil, cu partea inferioară a coloanei umplută cu nisip dinstratul permeabil

r

L

r F

π

41

4

+

=

G

Foraj cu coloană de tubaj înstratul permeabil umplută lapartea inferioară cu nisip dinstratul permeabil r

L

r F

2

111

5.5

π +

=

H

Foraj executat în strat omogen cucavitate sferică la bază

r F π 4=

2.4.4.2 Metoda Lefranc

Această metodă se recomandă pentru evaluarea permeabilităŃii nisipurilor şi pietrişurilor cupermeabilitate scmk / 10 2−≥ .



Pagina 26 din 68

Schema echipamentului de încercare prin procedeul Lefranc este redată în Fig. 2. 37. În interiorul unei

coloane metalice de tubaj 1, din material uşor, cu diametrul de 50mm, prevăzută la bază cu un şiu 2, seintroduce o pră jină 3 care are la capăt un trepan 4 prevăzut cu orificii 5 pentru circulaŃia apei. Din haba6, cu ajutorul pompei 7, se pompează apă prin interiorul pră jinii 3. Jetul de apă care iese prin orificiiletrepanului dislocă materialul de pe fundul găurii permiŃând, prin apăsare şi rotire uşoară, înfigereacoloanei de tubaj 1. Adâncimea găurii săpate sub şiul coloanei se recomandă să fie de 50cm. Apa careeste pompată prin interiorul pră jinii 3 iese prin spaŃiul inelar dintre pră jină şi coloană şi deversează liber în haba 6. Cantitatea de apă absorbită în stratul permeabil este egală cu consumul din haba 6, carereprezintă diferenŃa dintre volumul de apă injectat şi volumul de apă reîntors la suprafaŃă.

Cunoscând cantitatea de apă absorbită în strat, dimensiunile cavităŃii de sub şiul coloanei şi presiuneacoloanei de apă la nivelul stratului permeabil se poate evalua permeabilitatea stratului pe care îltraverseaz

ăgaura forajului. Procedeul permite întocmirea unui grafic de varia

Ńie a pierderilor de ap

ăcu

adâncimea, putându-se pune bine în evidenŃă straturile cu permeabilităŃi diferite.

Coeficientul de permeabilitate la nivelul unuistrat se determină cu relaŃia:

[ ]Ch

Qsmk = /

2. 33

în care: [ ]smQ / 3 este debitul de apă absorbit în

strat; [ ]mh - presiunea apei în coloană calculată la nivelul apei subterane, exprimată în metricoloană de apă; [ ]mC - un coeficient de formă care se calculează în funcŃie de forma şidimensiunile d şi l ale cavităŃii de sub şiulcoloanei de foraj.

Dacă cavitatea se asimilează cu o sferă,valoarea coeficientului C se ia

d C π 2= şi relaŃia 2.33 devine:

dh

Qk

π 2=

2. 34

Dacă cavitatea se apreciază că are o formă cilindrică cu lungimea l şi diametrul d, cucondiŃia ca 2 / ≥d l , valoarea coeficientului Cse va lua astfel:

1=C pentru 2 / =d l 4=C pentru 5.2 / =d l 5=C pentru 3 / =d l

Fig. 2. 37 Schema de mă surare a permeabilit ăŃ ii

prin procedeul Lefranc: 1-coloana de tubaj; 2- şiu;

3-pr ă jină ; 4-trepan; 5-orificiu; 6-habă ; 7-pompă



Pagina 27 din 68

Presiunile recomandate pentru măsurători prin procedeul Lefranc sunt funcŃie de permeabilitateaterenului. Ca ordin de mărime presiunile care se recomandă să fie folosite sunt redate în graficul din

Fig. 2. 38, fiind cuprinse între dreptele 1-1 şi 2-2.În mod obişnuit procedeul Lefranc se aplică comod până la adâncimi de 25-30m, însă adâncimileinvestigate pot ajunge la 60-70m şi chiar mai mult.

Fig. 2. 38: Domeniul presiunilor, exprimate în metri coloană de apă , recomandate pentru mă sur ă torile

efectuate prin procedeul Lefranc

2.4.4.3. Metoda Brillant

Pentru determinarea permeabilităŃii prin metoda Brillant se foloseşte un dispozitiv asemănător celui dinFig. 2. 39.

Fig. 2. 39 Schema de principiu a permeametrului

Brillant: 1-suport metalic; 2-scripete; 3-cablu; 4-

clopot; 5-supapă cu bilă sau con; 6-greutate; 7-

declan şator; 8-tara de echilibrare

După săparea găurii de foraj şi interceptarea

stratului acvifer, pe coloana de tubaj de lasuprafaŃă se montează un suport 1 care are lapartea superioară un scripete 2 peste care setrece cablul 3. La unul din capetele cablului seleagă un clopot 4 confecŃionat dintr-un tubmetalic care la capătul superior, prevăzut cu uncapac etanş, are o supapă cu bilă 5. Cândclopotul este suspendat în cablu supapa este închisă. Celălalt capăt al cablului trece prininteriorul unei greutăŃi masive 6 suspendată cuajutorul unui declanşator 7 montat pe suportul

1 şi are o tară 8 care echilibrează clopotul 4.Clopotul se lansează în gaura forajului şi cândia contact cu apa din aceasta el pluteşte, cablulde care este suspendat se slăbeşte şi supapa dela partea superioară se deschide.



Pagina 28 din 68

Din acest moment clopotul pătrunde sub nivelul apei până se scufundă complet, umplându-se cu apă.Cu ajutorul tarei 8 cablul se întinde şi supapa de la partea superioară a clopotului se închide. Se trage

uşor de cablu până când efortul necesar pentru deplasarea clopotului creşte brusc datorită vacuumuluicare începe să apară sub clopot când acesta tinde să fie tras afară din apă. În această poziŃie sistemul seechilibrează cu ajutorul tarei 8 şi se măsoară nivelul apei în foraj cu ajutorul unui flotor. De ladeclanşatorul 7 se eliberează brusc greutatea 6 care prin smulgere, trage clopotul din apă creând odepresiune aproape instantanee însoŃită de o denivelare bruscă a apei în foraj. Începând din acestmoment se măsoară riguros viteza de revenire a nivelului apei în gaura forajului, aceasta fiind maximă la început şi scade treptat pe măsură ce nivelul apei se apropie de nivelul iniŃial.

Cu datele obŃinute se întocmeşte un grafic de revenire ( )t f S = (Fig. 2. 40). Se măsoară două intervaledistincte de revenire corespunzătoare la două intervale egale de timp.

Fig. 2. 40 Graficul de revenire S-S’ în intervalul de timp ∆t

Coeficientul de permeabilitate, după relaŃia lui Brillant, este:

=

'log3.2

S

S

Ct

Ak 2. 35

în care A este secŃiunea găurii de foraj şi C un coeficient de formă asemănător cu cel luat înconsideraŃie în formula folosită la metoda Lefranc.

2.4.4.4 Metoda Hooghoudt

Se aplică pentru permeabilităŃi sub nivelul pânzei freatice, prin denivelare şi măsurarea vitezei derevenire a nivelului apei la cota iniŃială.

Schema de aplicare a metodei este redată în Fig. 2. 41 şi Fig. 2. 42.



Pagina 29 din 68

Fig. 2. 41 Talpa forajului este situat ă deasupra

stratului impermeabil

[ ] zim y

y

r d t

d r k / log

)2(10046,1

1

02

6

+∆⋅= − 2. 36

Fig. 2. 42 Talpa forajului intersectează stratul

impermeabil

[ ] zim y

y

t

r k / log1023,5

1

02

5

∆⋅= 2. 37

2.4.4.5 Metoda Biroului de Hidroameliora Ń ii SUA (metoda Nazberg)

Se utilizează pentru determinarea permeabilităŃii în masivele de pământ f ără apă, pentru

50200 ≥≥>r

hsihT

u .

Metoda constă în turnarea apei în foraj, menŃinând nivelul constant până la intrarea curgerii în regimstaŃionar. Se foloseşte un dispozitiv tip Boille-Mariotte, conform modelului din Fig. 2. 43



Pagina 30 din 68

Fig. 2. 43 Schema dispozitivului de turnare a

apei în foraj, cu men Ń inerea constant ă a

nivelului: 1-tub de preaplin; 2-tubul de nivel;

3-tub de alimentare; 4,5,6-robine Ń i

Fig. 2. 44 Schema de aplicare a metodei Nazberg

• Cazul 1

• Cazul 2

2.4.4.6 Evaluare a coeficientului de permeabilitate în laborator

Coeficientul de permeabilitate se determină conform STAS 1913/6-76. O evaluare rapidă apermeabilităŃii poate fi f ăcută pe baza curbei granulometrice a nisipului (STAS 1913/5-85), folosindrelaŃia Allen-Hazen:

210d AC k τ ⋅= 2. 40

hT u 3≥

[ ] zimh

r

h

r

hQ

k / 2

11log303,2

2

2

π

−

−

+

=

Debitul infiltrat Q se ia în m3 /zi iar raza forajului r în metri.

2. 38

hT h u ≥>3

[ ] zimT hh

r

hQ

k u

/ )2(

log2,2

+= 2. 39



Pagina 31 din 68

care este valabilă pentru mmd 31.0 10 << şi 510

60 <d

d , în care A este funcŃie de unităŃile de măsură în

care se exprimă coeficientul de permeabilitate. Pentru k exprimat în m/zi, A=1.

În relaŃia 2.40, C este un coeficient care exprimă gradul de impurificare a nisipului cu fracŃiuneargiloasă. Are valori de ordinul a 1000-700 pentru nisip curat şi 700-500 pentru nisip cu argilă; d10 estediametrul efectiv al granulelor, în mm; τ – corecŃia de temperatură care se determină cu relaŃia

C t 003.070.0 +=τ .

Înlocuind expresia corecŃiei τ în relaŃia 2.40 se obŃine:)03.070.0( 02

10 C t d AC k +⋅= 2. 41

Pentru variaŃia coeficientului de permeabilitate în limitele 1-8m/zi, relaŃia 2.40 conduce la erori în plusde cca. 30-40%.Într-un caz simplificat, când se dispune numai de curba granulozităŃii nisipului, evaluarea ordinului demărime a permeabilităŃii se poate face cu relaŃia

[ ] 210 / d scmk = 2. 42

în care 210d reprezintă diametrul în mm al granulelor corespunzător conŃinutului de 10%.

2.4.5 Calculul coeficientului mediu de permeabilitate în terenuri stratificate

În cazul terenurilor stratificate, alcătuite din alternanŃe de pământuri cu permeabilităŃi diferite, dacă secunoaşte coeficientul de permeabilitate al fiecărui strat, atunci coeficientul mediu de permeabilitate al întregului complex se determină cu următoarele relaŃii:

i

n

i

ii

n

imo

h

hk k

1

1

=

=

Σ

Σ=

2. 43

în care mok este coeficientul de permeabilitate mediu pe direcŃia paralelă cu stratificaŃia şi

i

in

i

i

n

imv

k

h

hk

1

1

=

=

Σ

Σ=

2. 44

în care mvk este coeficientul de permeabilitate mediu pe direcŃia perpendiculară pe stratificaŃie.

Coeficientul de permeabilitate mediu al întregului complex se calculează cu relaŃia

mvmom k k k ⋅= 2. 45

Ordinul de mărime al coeficientului de permeabilitate pentru unele tipuri de pământuri este dat înTabelul 2.4



Pagina 32 din 68

Tabelul 2. 4 Valori orientative ale coeficientului de permeabilitate pentru unele pă mânturi

Tipul de pământCoeficientul de

permeabilitate k[cm/s]Tipul de pământ

Coeficientul depermeabilitate k[cm/s]

Argilă grasă 79 1010 −− − Pietriş cu matrice argiloasă 35 1010 −− − Argilă 57 1010 −− − Pietriş cu matrice nisipoasă 24 1010 −− − Praf 35 1010 −− − Pietriş curat 12 1010 −− −

Fin 24 1010 −− − Mijlociu 23 1010 −− −

Bolovăniş cu matriceargiloasă nisipoasă

24 1010 −− − Nisip

Mare 12 1010 −− − Bolovăniş cu pietriş curat 1010 1 −−



Pagina 33 din 68

CAPITOLUL 3. PRINCIPII GENERALE DE ALEGERE A METODEI DE

EPUIZMENT

3.1. Alegerea metodei de epuizment în funcŃie de granulozitatea şi permeabilitatea pământuluidin stratul acvifer

Metodologiile de lucru adoptate la realizarea excavaŃiilor în prezenŃa apei subterane depind de o seriede factori între care se menŃionează dimensiunile construcŃiilor, adâncimea de fundare a acestora,natura terenului de fundare etc.

În prezent echipamentele tehnice şi tehnologiile de lucru folosite în mod curent pe şantierele de

construcŃii permit realizarea fundaŃiilor directe la adâncimi mari, în condiŃii geologice şi hidrogeologicedintre cele mai dificile.

Cu titlu informativ în figura 3.1 se prezintă tehnologiile de coborâre a nivelului apei subterane înfuncŃie de granulozitatea şi permeabilitatea pământurilor în care se realizează excavaŃiile.

Fig. 3. 1 Grafic pentru alegerea tehnologiilor de coborâre a nivelului apei subterane în func Ń ie de

granulozitatea şi permeabilitatea pă mânturilor

A. Drenaj impracticabil. Posibilă evacuarea prin pompare periodică a apei colectată în săpăturadeschisă B. Filtre aciculare cu sau f ără vacuum şi electroosmoză C. Filtre aciculareD. Pompare din foraje echipate cu filtreE. - Pomparea apei din foraje echipate cu filtre.

- Executarea excavaŃiilor sub apă, cu dragline, graifere, instalaŃii de dragare, etc.



Pagina 34 din 68

- Evacuarea apei din incite etanşe realizate din palplanşe, piloŃi secanŃi, pereŃi mulaŃi, ecrane de injecŃii,etc.

- Drenaj descendent prin foraje autodescărcătoare, dacă există un strat inferior care să poată preluadebitul de scurgere gravitaŃională a apei din incintă.

3.2. Metode de epuizment

3.2.1. Epuizment direct din groapa de excava Ń ie

3.2.1.1. Executarea gropilor de excavare cu taluzuri nesprijinite

ExcavaŃiile cu taluzuri nesprijinite (Fig. 3.2), de regulă, se pot executa pentru gropi de fundare cuadâncimea relativ mică sub nivelul apei subterane. CondiŃiile în care se aplică acest sistem de execuŃiesunt determinate pe de o parte de limitarea afluxului de apă în groapa de excavare, pentru a nu îngreunadesf ăşurarea săpăturilor, iar pe de altă parte de asigurarea unor gradienŃi de curgere la ieşirea apei dintaluzuri, mai mici decât gradientul critic de antrenare hidrodinamică a particulelor solide care intră înconstituŃia pământului respectiv.

La stabilirea tehnologiilor de execuŃie în acest sistem de excavare este necesară verificarea stabilităŃiitaluzurilor, cu luarea în considerare a influenŃei curbei de infiltraŃie din exterior către săpătură.

Fig. 3. 2 Coborârea nivelului apei subterane prin epuizment direct din să pă tur ă

Pentru evaluarea ordinului de mărime al afluxului de apă în groapa de excavare prin taluzuri şi prinfundul săpăturii se poate utiliza formula

qAhmQ =] / [

3

3. 1

în care: q este un debit specific ale cărui valori, în funcŃie de granulozitatea nisipurilor, sunt redate întabelul 3.1, iar A [m2] este suprafaŃa gropii de excavare.

Tabelul 3. 1 Valori orientative pentru q în func Ń ie de granulozitatea nisipului

Tipul de pământ Valoarea debitului specific q [m3 /oră m2]Nisip fin 0,16Nisip mijlociu 0,24Nisip mare 2,00



Pagina 35 din 68

La executarea gropilor de excavare în pământuri coezive, puŃin permeabile, este obligatorieinvestigarea straturilor acvifere de sub fundul gropii pentru a lua măsurile necesare în cazul unor

subpresiuni, care, dacă depăşesc anumite valori, ar putea conduce la ruperea fundului impermeabil alexcavaŃiei.

În cazul în care excavarea gropilor cu taluzuri nesprijinite se face în pământuri necoezive, de tipulnisipurilor grosiere şi pietrişurilor, unghiul taluzului provizoriu se poate evalua cu relaŃia

φ β tgtg 2 / 1= 3. 2

în care φ este unghiul taluzului natural al materialului necoeziv în stare uscată.

3.2.1.2. Executarea gropilor de excavare cu taluzuri sprijinite

În cazul pământurilor necoezive şi în mod deosebit al pământurilor slab coezive, de tipul prafurilor şinisipurilor prăfoase, excavaŃiile sub nivelul apei subterane se execută de regulă sub protecŃia unorsprijiniri.

Cele mai uzuale metode de protecŃie a excavaŃiilor care se execută sub nivelul apei subterane suntreprezentate prin ecrane din pereŃi mulaŃi, piloŃi secanŃi sau ecrane din palplanşe de diverse tipuri.

Elementele de sprijinire au dublu rol: ca elemente de rezistenŃă capabile să preia împingereapământului pentru a putea executa săpăturile cu taluzuri verticale şi ca elemente de etanşare pentrureducerea infiltraŃiilor de apă către săpătură.

Dimensionarea sistemelor de sprijinire depinde de mărimea sarcinilor pe care acestea trebuie să le preiadin împingerea pământului precum şi de necesitatea de a asigura reducerea afluxului de apă în excavaŃiipână la o limită acceptabilă şi coborârea gradientului hidraulic sub valoarea gradientului critic la carese poate declanşa antrenarea hidrodinamică.

Sprijinirile pot străbate în întregime stratul permeabil şi să se încastreze în stratul impermeabil (Fig.3.3a) sau pot să străbată stratul permeabil numai pe o anumită adâncime dacă aceasta are o grosimemare (Fig. 3.3.b).

Fig. 3. 3 Excava Ń ii executate sub protec Ń ia ecranelor de etan şare

şi sprijinire: a- ecranul este încastrat în rocă impermeabilă ; b-

ecranul se opre şte în stratul permeabil

În primul caz, dacă elementele desprijinire sunt bine încastrate în stratul

impermeabil, epuizmentul din interiorulexcavaŃiei trebuie f ăcut numai pentruvolumul rezidual de apă care saturează porii pământului de sub nivelul iniŃial alapei subterane, şi pentru eventualeleinfiltraŃii care se mai produc printrepalplanşe sau prin rosturile dintrepanourile pereŃilor mulaŃi sau printrepiloŃii secanŃi.



Pagina 36 din 68

În cel de-al doilea caz epuizmentul trebuie să asigure evacuarea afluxului de apă care se produce pe sub

ecran.Adâncimea de încastrare a elementelor de sprijin se determină astfel încât să fie satisf ăcute două condiŃii: să fie preluată în întregime împingerea pământului şi să se elimine riscul de afuiere a nisipuluidin fundul săpăturii.

Conform schemei din Figura 3.4. la o denivelare h lungimea minimă a liniei de curent estet h L 2+= 3. 3

şi corespunde gradientului hidraulic maxim

t h

hi

2max+

= 3. 4

Dacă icr este gradientul critic la care nisipul începesă fie antrenat, pentru a nu se produce fenomenul deafuiere este necesar ca imax < icr. Dacă se are învedere şi un coeficient de siguranŃă C, condiŃia deasigurarea a stabilităŃii nisipului la fenomenul deafuiere se poate scrie sub forma

C

ii cr =max

3. 5

Fig. 3. 4 Adâncimea de încastrare a ecranului

sub fundul gropii pentru a evita antrenareahidrodinamică

łinând seama de relaŃia 3.4. prin care se stabileşte gradientul critic de antrenare hidrodinamică corespunzător unui curent ascendent, pentru valorile obişnuite ale caracteristicilor fizice alepământurilor: n=40%, γ s=26.5kN/m3, prin egalarea relaŃiilor 3.4. şi 3.5., aproximând icritic=1, rezultă adâncimea minimă de încastrare a elementului de sprijin şi etanşare sub fundul excavaŃiei.

)1(2

−= C h

t 3. 6

În mod obişnuit se ia în considerare un coeficient de siguranŃă C=2 şi relaŃia 3.6. devine

2 / ht = 3. 7

Pentru calculul afluxului de apă în groapa de excavare se poate utiliza formula

qhkLhmQ =] / [ 3 3. 8



Pagina 37 din 68

în care

+

+=

t h

h

H

t h f q ; este un debit specific dat în tabelul 3.2.; h [m] – denivelarea; k [m/oră] –

coeficientul de permeabilitate al terenului şi L [m] – lungimea peretelui de sprijin.

Tabelul 3. 2: Valorile debitului specific q=f(H,h,t)

H

t h +

t h

h

+

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,95

0,00 1,02 0,80 0,67 0,58 0,50 0,42 0,38 0,31 0,24 0,200,25 1,08 0,84 0,70 0,60 0,52 0,45 0,39 0,32 0,25 0,210,50 1,12 0,89 0,74 0,64 0,56 0,48 0,41 0,34 0,27 0,220,75 1,20 0,95 0,81 0,70 0,61 0,53 0,46 0,39 0,3 0,23

1,00 1,39 1,13 0,98 0,88 0,78 0,70 0,61 0,52 0,42 0,36

3.2.2. Executarea excava Ń iilor sub protec Ń ia ecranelor de etan ş are

În cazul unor fundaŃii adânci care trebuie să se execute sub nivelul apei subterane, în orizonturi acvifereputernic permeabile, excavaŃiile se execută sub protecŃia unor ecrane etanşe care, de regulă, se duc până la primul strat impermeabil situat sub cota de fundare (Fig. 3.5.).Deoarece în acest caz ecranele au rolulnumai de a asigura etanşarea terenului permeabil, acestea de obicei se execută din noroi autoîntăritor.

DistanŃa d de la limita săpăturii până la ecranul de etanşare se stabileşte pe bază de calcule de stabilitatea taluzurilor săpăturii astfel încât în cazul producerii unor alunecări ale taluzurilor să nu fie afectat

ecranul.

Fig. 3. 5 Amplasarea ecranului de etan şare fa Ńă detaluzul excava Ń iei: a-sec Ń iune; b-vedere în plan; 1-

ecran de etan şare; 2-pompă de epuizment

Dacă ecranul este bine executat, volumul de apă Vw ce trebuie evacuat prin pompare directă sepoate evalua cu relaŃia

nV mV w 100

1][ 3 =

3. 9

în care n este porozitatea efectivă a pământuluidin incintă, până la cota de excavare, iar V [m3]volumul de pământ din incintă.

În cazul în care nu se poate asigura o etanşareperfectă a incintei, datorită variaŃiei litologice aorizontului acvifer, in interiorul incintei deecrane se pot executa şi foraje de epuizment sause pot folosi filtre aciculare (Fig. 3.6).



Pagina 38 din 68

După executarea ecranului de etanşare, excavarea terenului se face concomitent cu evacuarea apei

remanente din volumul de pământ cuprins în spaŃiul din interiorul incintei de ecrane.

Fig. 3. 6 Scheme de lucru în cazul în care ecranul de etan şare este imperfect: a-cu foraje de epuizment, b-cu filtre aciculare

3.2.3. Denivelarea apei subterane prin foraje de epuizment amplasate pe conturul excava Ń iei

Acest procedeu de coborâre a nivelului apei subterane este foarte des folosit la executarea excavaŃiilorşi constă din realizarea unuia sau mai multor şiruri de foraje de epuizment amplasate pe conturulexcavaŃiei şi pomparea simultană a acestora.Proiectarea unui sistem de denivelare a apei subterane prin foraje de epuizment trebuie să stabilească numărul de foraje necesar şi distanŃa optimă dintre acestea astfel ca prin pompare simultană să realizeze coborârea apei subterane până la cote stabilite în prealabil.

Deoarece acest procedeu se aplică mai des în lucrările de construcŃii, modul de dimensionare a unuisistem de depresionare prin foraje de epuizment amplasate pe conturul excavaŃiei este detaliat printr-unexemplu practic (Anexa 1).

3.2.4. Denivelarea apei subterane cu instala Ń ii de filtre aciculare

Procedeul de depresionare a straturilor acvifere cu ajutorul filtrelor aciculare se aplică la pământurileslab coezive, de tipul prafurilor şi nisipurilor fine prăfoase, cu permeabilitate relativ scăzută,susceptibile de antrenare hidrodinamică.



Pagina 39 din 68

Fig. 3. 7 Schemă de principiu pentru un

capă t de înfigere a unui filtru accicular: a-întimpul înfigerii, b-în timpul depresionă rii

stratului acvifer

În principiu, metoda de depresionare cu filtre aciculareconstă în introducerea în teren, prin apăsare, batere,

vibrare sau spălare cu jet de apă sub presiune, a unorŃevi de 2-3’’ (φ=5÷7.5cm), prevăzute la capătul inferiorcu un tub filtrant de 1-2m lungime, din Ńeavă de oŃelperforată şi înf ăşurată cu o sită din sârmă inoxidabilă.Tubul filtrant are la partea inferioară un şiu de formaunui pivot care favorizează înfigerea filtrului în pământ.

În cazul folosirii jetului de apă pentru înfigerea filtrului,pivotul de la partea inferioară a tubului filtrant esteprevăzut cu o supapă care permite trecerea apei într-unsingur sens, conform schemei din Figura 3.7.

Înfigerea filtrului prin apăsare, batere sau vibrare aredezavantajul că pământul din jurul filtrului se îndeasă

ceea ce are drept consecinŃă reducerea porozităŃii şi implicit reducerea permeabilităŃii.

Introducerea filtrului prin jet de apă sub presiune prezintă o serie de avantaje tehnice care fac ca acestsistem să fie preferat. Modul de introducere a filtrelor prin jet de apă sub presiune este ilustrat în figura3.8.

Fig. 3 . 8 Succesiunea fazelor de înfigere a filtrelor acciculare cu jet de apă sub presiune: 1-filtru accicular; 2-

furtun; 3-filtru invers; 4-dop de argilă

Jetul de apă introdus sub presiunea de 5-6atm., până la maxim 8-10atm., dislocă materialul şi provoacă antrenarea acestuia către suprafaŃa terenului prin exteriorul Ńevii. În funcŃie de viteza curentului



Pagina 40 din 68

ascendent sunt transportate cu prioritate particulele fine creându-se în jurul Ńevii, pe o rază de 15-25cm,un filtru invers. Pe măsura dislocării şi antrenării materialului de către jetul de apă, filtrul pătrunde în

teren sub greutatea proprie, fiind dirijat şi manevrat de către un muncitor.

Fig. 3. 9 Dispunereaelectrozilor în cazul

drenă rii electroosmotice

Denivelarea apei în filtrul acicular se poate face prin aspiraŃie de lasuprafaŃă cu ajutorul pompelor.

Dacă permeabilitatea terenului este mică, cum este în cazul prafurilor şinisipurilor fine prăfoase, la suprafaŃa terenului, în jurul Ńevii filtrului, pe oadâncime de 1.0-1.5m se realizează prin batere un dop de argilă. Filtrul seconectează la o pompă de vacuum care creează o diferenŃă de presiune între stratul acvifer şi interiorul filtrului acicular de până la 0.7-0.8atm.,favorizând trecerea forŃată a apei din strat în instalaŃia de filtre.

În cazul pământurilor fine nisipoase, prăfoase, cu un procent mi ridicat departicule fine, argiloase, pământuri care cedează mai greu apa, aplicareavacuumului poate fi însoŃită de drenarea electroosmotică.

Drenarea electroosmotică se bazează pe crearea unei diferenŃe de potenŃial între doi electrozi metaliciintroduşi în teren, dintre care unul, catodul, îl constituie Ńeava filtrului acicular, conectat la polulnegativ al unei surse de curent continuu de 30-60 volŃi, aceasta putând fi un convertizor de sudură electrică sau un grup electrogen iar celălalt o bornă sau Ńeava metalică conectată la polul pozitiv al uneisurse de curent, constituind anodul (Fig. 3.9.).

Fig. 3 . 10 Schema de amplasare a filtrelor acciculare pe conturul excava Ń iei

Prin crearea unei diferenŃe de potenŃial între cei doi electrozi, apa din porii rocii, împreună cu cationiimetalici, se deplasează către catod, adică către filtrele aciculare, mărind eficacitatea acestora.



Pagina 41 din 68

Adâncimea de introducere a filtrelor aciculare este de ordinul a 5-9m iar denivelările maxime ce seobŃin la peretele filtrului sunt de ordinul a 3-5m.

Pentru coborârea nivelului apei subterane se folosesc baterii de filtre aciculare dispuse pe conturulexcavaŃiei, conform schemei din Figura 3.10.

DistanŃa dintre filtrele aciculare se stabileşte în funcŃie de permeabilitatea terenului şi ca ordin demărime este de 1.0-1.5m.

În cazul în care filtrele aciculare vacuumate sunt însoŃite deinstalaŃia electroosmotică, barele metalice care constituie anozii seintroduc în teren după un aliniament paralel cu filtrele aciculare(Fig. 3.10.) şi se amplasează către taluzul excavaŃiei astfel încâtcurgerea apei s

ăse fac

ădinspre taluzuri c

ătre interiorul masivului

de pământ pentru a contribui la mărirea stabilităŃii acestora.

Dacă este necesară coborârea nivelului apei subterane la adâncimimai mari de 4-5m, filtrele aciculare se dispun în trepte astfel (Fig.3.12):- se sapă în uscat până în apropierea nivelului apei subterane;- se amplasează primul grup de filtre aciculare pe berma creată;- se denivelează apa şi se continuă excavarea terenului, creându-seo nouă bermă, pe care se amplasează al doilea grup de filtre

Fig. 3. 11 Schema de amplasare

a filtrelor aciculare (catozi) şi a

barelor metalica (anozi) pe

conturul unei excava Ń ii

aciculare care lucrează concomitent cu primul grup;- dacă este necesar se creează o a treia bermă şi se amplasează un nou grup de filtre aciculare ş.a.m.d.până ce nivelul apei subterane coboară sub cota finală de excavare.

Fig. 3. 12 Schema de amplasare a filtrelor aciculare dispuse în trepte



Pagina 42 din 68

3.2.5. Denivelarea apei subterane prin sifonare

În cazul unor gropi de excavare de dimensiuni mari, dacă este necesar ca nivelul coborât al apeisubterane să fie menŃinut pe o perioadă de timp îndelungată, se poate aplica un sistem de drenajconform schemei din Figura 3.13.

Fig. 3. 13 Schema de coborâre a nivelului apei

subterane prin sifonare: 1-foraj de depresionare; 2-

colector închis etan ş; 3-pâlnie de amorsare; 4-vane; 5-

pu Ń cu fundul şi pere Ń ii etan şi; 6-pompă submersibilă

Procedeul constă în executarea pe conturulincintei ce urmează a fi excavată a unor forajehidrogeologice echipate în mod corespunzătorpentru a fi pompate.

Forajele astfel executate se racordează la oconductă colector închisă etanş, care coboară cu

un capăt într-un puŃ de pompare cu fundul şipereŃii etanşi, a cărui adâncime permitecoborârea nivelului apei sub cota la care sepreconizează denivelarea apei în fiecare foraj.

Punerea în funcŃiune a sistemului de drenaj se face prin etanşarea întregului sistem, umplerea acestuiacu apă, printr-un punct de alimentare situat la cota cea mai ridicată, prevăzut cu o pâlnie şi o vană de închidere şi pomparea apei din puŃul colector.

Prin deschiderea vanei 4 de pe conducta colector, montată la intrarea în puŃul de pompare, în conductacolector se creează vacuum care provoacă absorbŃia apei din foraje şi drenarea acesteia, prin sifonarecătre puŃul de pompare. Curgerea apei din foraje către puŃul de pompare încetează când nivelul apei dinpuŃ se situează la cota iniŃială a nivelului apei în stratul acvifer. Coborând nivelul apei în puŃul depompare, sistemul de drenaj reintră în funcŃiune. Reglarea denivelării apei în foraje se face prin variaŃianivelului de pompare în puŃul colector. Denivelarea posibilă a apei subterane prin sifonare este demaximum 6-7m.

3.2.6. Denivelarea apei subterane prin foraje autodescă rcă toare, cu drenare descendentă sau ascendentă

Forajele autodescărcătoare cu drenaj descendent se execută atunci când există posibilitatea să drenezeliber într-un emisar situat la o cotă inferioară nivelului apei subterane.

Drenajul prin autodescărcare poate fi descendent când stratul colector se află la cotă inferioară acviferului sau ascendent când stratul acvifer se află sub presiune şi poate deversa liber, artezian.



Pagina 43 din 68

Fig. 3. 14 Schema de reducere a subpresiunilor prin foraje autodescă rcă toare ascendente: 1-pompă de

epuizment, 2-foraj autodescă rcă tor

Unul din multiplele cazuri în care se aplică drenajul ascendent prin foraje autodescărcătoare îl

constituie gropile de fundare, cu fundul săpăturii situat în straturi de pământ impermeabil sub care segăsesc orizonturi acvifere sub presiune (Fig. 3.14.).

În astfel de situaŃii, pe măsură ce excavaŃiile se adâncesc, grosimea orizontului impermeabil de la bazaexcavaŃiei se reduce treptat şi la un moment dat poate apărea pericolul ca subpresiunea care acŃionează asupra stratului impermeabil să producă ruperea acestuia. Această situaŃie poate să apară când

10

≥h

hw

γ

γ

3. 10

în care γ w este greutatea specifică a apei iar γ este greutatea volumică a pământului de deasupraorizontului acvifer.

Pentru a îndepărta acest pericol este necesar ca raportul exprimat prin relaŃia 3.10 să fie în permanenŃă subunitar. Acest lucru se poate realiza uşor prin coborârea nivelului piezometric al apei din orizontulacvifer cu ajutorul unor foraje autodescărcătoare care deversează liber în groapa de fundare (Fig. 3.14.).Apa deversată liber din foraje este captată pe conducte sau rigole deschise într-un bazin de unde estepompată în afara gropii de fundare.

Drenajul descendent prin foraje autodescărcătoare se aplică pentru evacuarea gravitaŃională a apeidintr-un strat acvifer superior, sau direct din groapa de fundare, într-un strat acvifer inferior în carenivelul hidrostatic sau piezometric este inferior celui din stratul superior. Drenajul gravitaŃional va înceta când nivelurile apei din cele două acvifere se egalează.



Pagina 44 din 68

CAPITOLUL 4. PARAMETRII HIDROLOGICI DE EXPLOATARE A

FORAJELOR DE EPUIZMENT

4.1. Saltul de nivel în foraje

4.1.1. Foraj perfect în strat acvifer sub presiune

Fig. 4. 1 Saltul de nivel în cazul forajului perfect

executat în strat acvifer sub presiune

Rezisten Ń a hidraulică a forajului

−

−

−= +

+ 0

1

1

00 loglog3,2

r

r

r

r

SS

SS n

n

n

nn

nζ 4. 1

Saltul de nivel

n

n

nn

r

r

SSS

1

10

log3,2 +

+−−=∆ ζ

4. 2

Pentru straturile acvifere cu nivel liber, saltul de nivel, cunoscut şi sub numele de zonă de izvorâre saude prelingere, se poate calcula cu formula lui Ciarnâi – Şestacov, notaŃiile corespunzând Fig. 4. 1.

−∆+

=∆ 51.0 / log73.02

/

00 r

k Q

Sh

k QS 4. 3

4.1.2. Foraj imperfect după gradul de deschidere. Pompare în regim permanent

În cazul forajelor imperfecte după gradul de deschidere rezistenŃa hidraulică totală se determină înfuncŃie de poziŃia filtrului în raport cu patul şi acoperişul stratului acvifer, conform Tabelului 4.1, deraportul 0 / r M dintre grosimea stratului acvifer şi raza forajului, şi de raportul M l / dintre lungimea

filtrului şi grosimea stratului.

Fig. 4. 2 Foraj imperfect după gradul de deschidere



Pagina 45 din 68

Tabelul 4. 1: M ă rimea zonei oarbe C a filtrului în func Ń ie de pozi Ń ia acestuia în stratul acvifer

Caracteristicile stratului acvifer PoziŃia filtruluiÎn interiorul stratului l H C −<

Cu nivel liberAdiacent patului impermeabil l H C −=

Adiacent coperişului impermeabil 0=C În interiorul stratului l M C −<<0 Sub presiune

Adiacent patului impermeabil l M C −=

Dacă pomparea se execută în regim permanent şi filtrul este adiacent patului sau coperişului stratuluiacvifer rezistenŃa hidraulică totală se determină din Tabelul 4.2.

Pentru stratul acvifer cu nivel liber, determinarea rezistenŃei hidraulice totale se face tot din Tabelul 4.2,

înlocuind 2 / ,2 / 0000 SllsiS H M −=−= , în care notaŃiile corespund figurii Fig. 4.2.

Când filtrul este situat în interiorul stratului acvifer sub presiune rezistenŃa hidraulică totală se poatedetermina din graficele prezentate în Fig. 4.3. Pentru straturile acvifere cu nivel liber se folosescaceleaşi grafice punând .2 / ,,2 / 00000 SC C sillS H M −==−=

Pentru calculul coeficientului de permeabilitate în funcŃie de caracteristicile forajului şi ale stratuluiacvifer se folosesc relaŃiile din Tabelul 4.3

Fig. 4. 3 Grafice pentru determinarea rezisten Ń ei hidraulice totale pentru cazul când filtrul este situat în

interiorul stratului acvifer sub presiune



Pagina 46 din 68

Tabelul 4. 2 Valorile rezisten Ń ei hidraulice totale în cazul unui strat acvifer sub presiune în care filtrul este

adiacent patului sau coperi şului stratului acvifer

0 / r M

M l / 0,5 1 3 10 30 100 500 1000 2000

0,05 0,00212 0,0675 1,150 6,300 17,750 39,95 63,00 74,50 84,500,1 0,00195 0,0610 1,020 5,200 12,250 21,75 35,10 40,90 46,750,3 0,0148 0,0454 0,645 2,395 4,600 7,25 10,90 12,45 14,100,5 0,00085 0,0247 0,328 1,130 2,105 3,25 4,82 5,50 6,200,7 0,00027 0,0084 0,119 0,440 0,845 1,34 2,01 2,29 2,590,9 0,0002 0,0008 0,026 0,064 0,151 0,27 0,43 0,51 0,581,0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Tabelul 4. 3 Formule pentru calculul coeficientului de permeabilitate

Stratul acvifer Formula ObservaŃii

( )S H S

r

RQ

k −

+

=2

ln0

0

π

ζ

Foraj singular

Cu nivel liber

( )( )2121

211

2

2

ln

SS H SS

r

r Q

k −−−

−+

=π

ζ ζ

Foraj cu două piezometre

MSr

RQ

k π

ζ

2

ln0

0

+

= Foraj singular

Sub presiune

( )21

21

2

2

ln1

SS M

r

r Q

k −

−+

=π

ζ ζ

Foraj cu două piezometre

Notă: r1 şi r2 reprezintă distanŃele de la forajul central la piezometre

4.2. Viteza de admisie a apei în gaura de foraj şi debitul critic de epuizment

4.2.1 Rela Ń ia lui SichardtPentru evaluarea ordinului de mărime a vitezei admisibile cu care apa intră în gaura forajului, f ără ainfluenŃa negativ starea fizică a stratului acvifer şi a filtrului invers din jurul găurii, se poate aplicarelaŃia lui Sichardt.

[ ]smk

va / 15

= 4. 4

Din practica hidrogeologică s-a constat că relaŃia 4.4 conduce la valori prea mari ale vitezei admisibileastfel că s-au f ăcut corecŃii la această formulă, recomandându-se ca viteza admisibilă să se determinecu relaŃia:



Pagina 47 din 68

[ ]smk k

va / 6030

K= 4. 5

Debitul maxim ce poate fi extras dintr-un foraj este:smvhr Q a f / 2 3

0max π = 4. 6

în care f h reprezintă lungimea coloanei filtrante prin care apa pătrunde în gaura forajului.

4.2.2. Rela Ń ia lui Truelsen Această relaŃie Ńine seama de granulozitatea nisipului din stratul acvifer. Conform recomandării luiTruelsen, Ńinând seama de diametrul eficace 10d al nisipului din stratul acvifer, viteza admisibilă se

determină cu relaŃia:

[ ]smd

va /

28010= 4. 7

în care 10d se ia în mm.

Debitul maxim ce poate fi extras din foraj, se determină cu relaŃia:

[ ]smd

hr Q f /

2802 310

0max π = 4. 8

f h fiind lungimea coloanei filtrante prin care apa pătrunde în gaura forajului.

4.3. Evaluarea denivelării critice a apei în forajul de epuizment (după Ch. Jaeger)

k

Qr r Scr 2

200

2

π

++−= 4. 9

Din motive de prudenŃă, pentru a nu exista riscul iniŃierii proceselor de antrenare hidrodinamică anisipului din stratul acvifer, în practica de şantier se recomandă ca denivelarea maximă în timpulpompării să nu depăşească jumătate din înălŃimea coloanei de apă din foraj, 2 / H S

cr ≤ .

4.4. Evaluarea riscului de antrenare hidrodinamică a nisipului în funcŃie de gradientul hidraulical curgerii şi de coeficientul de neuniformitate al nisipului

În acest scop se poate utiliza diagrama Istomina (Fig. 4.4)

Fig. 4. 4 Diagrama Istomina pentru determinarea gradientului critic

în func Ń ie de coeficientul de neuniformitate al nisipurilor



Pagina 48 din 68

Gradientul critic de antrenare hidrodinamică se determină în laborator conform STAS 1913/16-75.

Atât pentru gradientul critic determinat din diagrama Istomina cât şi pentru viteza critică de antrenarehidrodinamică se ia un coeficient de siguranŃă C=1,5-2.

4.5 Formele de manifestare a procesului de antrenare hidrodinamică a nisipurilorÎn funcŃie de viteza de curgere a apei prin mediul poros, care este condiŃionată de mărimeacoeficientului de permeabilitate şi de gradientul hidraulic, antrenarea hidrodinamică a particulelorsolide se poate manifesta sub formă de sufozie, eroziune, afuiere, rupere hidraulică şi lichefiere.

4.5.1 Sufozia

Acest fenomen se manifestă prin dislocarea şi transportul particulelor fine prin spaŃiile intergranularef ără ca structura de rezistenŃă a pământului să fie deranjată. În domeniul de desf ăşurare a fenomenului

de sufozie permeabilitatea pământului creşte. Peste o anumită limită de producere a sufoziei structurapământului cedează prin prăbuşire. Pământurile cele mai susceptibile la sufozie sunt nisipurile necozive,afânate, cu un grad mare de neuniformitate.

4.5.2 Eroziunea

În unele situaŃii, şi în deosebi la contactul construcŃiilor cu terenul nisipos, prin acŃiune erozivă, curenŃiisubterani pot produce goluri cu dimensiuni variabile. Aceste goluri create prin eroziune sunt foartepericuloase pentru stabilitatea construcŃiilor, necesitând măsuri imediate de colmatare prin injecŃii cususpensii solide sau produse chimice.

Eroziunea se produce progresiv, începând de la suprafeŃele libere către interiorul masivului de pământ,

curentul de apă antrenând în mişcare toate fracŃiunile granulometrice. În jurul golurilor create prineroziune se realizează un filtru invers care poate contribui, într-o oarecare măsură, la refacereastabilităŃii pământului.

Fiecărui tip de pământ îi corespunde o viteză critică de eroziune şi antrenare hidrodinamică. Această viteză depinde, pe de o parte, de dimensiunile granulelor din care este alcătuit pământul respectiv, iarpe de altă parte de forŃele de coeziune care Ńin legate între ele particulele minerale. Viteza critică deeroziunea scade odată cu reducerea dimensiunii granulelor minerale, dar la un moment dat, scăzând încontinuare dimensiunile granulelor, încep să acŃioneze din ce în ce mai mult forŃele de coeziune, ceeace necesită o viteză de curgere mai mare pentru a se produce eroziunea.

4.5.3 AfuiereaFenomenul de afuiere (sau refulare) se declanşează în momentul în care viteza de curgere a curentuluisubteran provoacă trecerea în stare de fluidizare a nisipului.

Afuierea este un fenomen care se produce foarte rapid. Dacă nu se anticipează şi nu se iau măsurilenecesare, refularea nisipului poate surprinde utilajele şi personalul muncitor care lurează în gropi deexcavare, galerii, canale ş.a. AtenŃie deosebită trebuie acordată şi forajelor care traversează straturi denisip afânat, deoarece denivelarea apei în gaura de foraj sub o anumită cotă poate crea gradienŃihidraulici capabili să declanşeze afuierea nisipului şi colmatarea parŃială a forajului respectiv.



Pagina 49 din 68

4.5.4 Ruperea hidraulică

Fenomenul se produce în cazul unor terenuri stratificate sau a unor terenuri neomogene din punct de

vedere al permeabilităŃii, în care permeabilitatea descreşte în sensul curgerii. Când subpresiunea careacŃionează asupra stratului mai puŃin permeabil depăşeşte forŃa de greutate a stratului respectiv, acesta începe să se ridice, apar fisuri şi crăpături şi în final cedează prin rupere. Concomitent cu rupereastratului puŃin permeabil apa răbufneşte către suprafaŃa terenului antrenând cantităŃi mari de nisip.

4.5.5 Lichefierea

Lichefierea reprezintă fenomenul de pierdere a capacităŃii portante a nisipurilor submersate cândacestea sunt supuse la acŃiuni dinamice ciclice provocate de cutremure, explozii puternice, utilaje careproduc vibraŃii, trafic feroviar şi auto intens ş.a. şi se datorează creşterii presiunii apei din pori şireducerii frecării dintre granulele minerale.

Se consideră susceptibile la lichefiere următoarele tipuri de nisipuri (NP125-84):- nisipuri cu granulozitate uniformă, îndeosebi cele cu dimensiunile particulelor cuprinse între 0,075 şi0,20mm. Aprecierea posibilităŃii de lichefiere a nisipurilor în funcŃie de granulozitate se poate faceconform Tabelului 4.4;- nisipurile cu gradul de îndesare ID=0,5-0,7. În funcŃie de starea de îndesare şi de gradul de intensitateseismică (SR 11100/93), sensibilitatea la lichefiere a nisipurilor se poate evalua pe baza datelor înscrise în Tabelul 4.5.

Tabelul 4. 4: Aprecierea posibilit ăŃ ii de lichefiere a nisipurilor în func Ń ie de granulozitate

Diametrul caracteristic sau fracŃiunea granulometrică Pământuri lichefiabile Pământuri uşor lichefiabileDiametrul mijlociu, d50 [mm] 0,025-2 0,075-0,5

Diametrul eficace, d10 [mm] >0,005 >0,025FracŃiunea argilă cu d<0,005mm [%] <10 0FracŃiunea pietriş cu d=2…20mm [%] <50 <10

Pietriş mare, cu d>10mm [%] <10 0

Indiferent de granulozitate şi de starea de îndesare, nisipurile situate la adâncimi mai mari de 15m subsuprafaŃa orizontală a terenului se consideră că nu mai sunt susceptibile de lichefiere.- nisipurile saturate sau cele situate deasupra nivelului hidrostatic, dacă există condiŃii ca acestea să treacă în stare saturată;- nisipurile la care penetrarea dinamică standard Rp<30lovituri/30cm;- nisipurile cu permeabilitate mică.Tabelul 4. 5: Evaluarea sensibilit ăŃ ii la lichefiere ciclică a nisipurilor în func Ń ie de gradul de îndesare şi gradul

de intensitate seismică

Gradul de intensitate seismică Gradul de îndesare ID la care pământulnisipos devine susceptibil de lichefiere

<7 Pământul nu este lichefiabil, indiferent de valoarea lui ID 7 <0,68 <0,79 <0,85

>9 Pământul este lichefiabil indiferent de valoarea lui ID



Pagina 50 din 68

În România condiŃiile tehnice privind studiul proprietăŃii pământurilor necoezive lichefiabile suntreglementate prin Normativul P125-84.



Pagina 51 din 68

CAPITULUL 5. CALCULUL SUPRAFEłEI DE DEPRESIE PENTRU UN GRUP

DE FORAJE DE EPUIZMENT CARE INTRĂ ÎN INTERFERENłĂ Dacă două sau mai multe foraje hidrogeologice sunt exploatate simultan şi distanŃa dintre ele este maimică decât suma razelor de influenŃă ale acestora, forajele respective intră în interferenŃă influenŃându-se reciproc (Fig. 5.1.).

Fig 5. 1 Foraje hidrogeologice care lucrează în interferen Ńă

În cazul în care forajele lucrează în interferenŃă suprafaŃa depresionată a acviferului, corespunzătoare

grupului de foraje, va căpăta o formă mai complicată. Cunoaşterea ecuaŃiilor care definesc această suprafaŃă este foarte importantă pentru proiectarea sistemelor de coborâre a nivelului apei subteranepentru executarea fundaŃiilor construcŃiilor.

5.1. Foraje perfecte în strat acvifer cu nivel liber

Considerând curgerea apei în regim permanent, pentru determinarea cotei nivelului apei subterane într-un punct M din zona de influenŃă a grupului de foraje luat în consideraŃie (Fig. 5.2.) se aplică relaŃia:

)]log(1

[log73.0 21022

nr r r

n R

K

Q H h K−−=

5. 1

în care termenii au următoarele semnificaŃii:h înălŃimea apei subterane în punctul M, în timpul pompării în regim staŃionar;H înălŃimea apei subterane în punctul M, în condiŃii naturale;Q0 debitul de epuizment însumat al tuturor forajelor din sistem;R raza de influenŃă a grupului de foraje care alcătuiesc sistemul de epuizment;r1..rn distanŃa de la fiecare foraj de epuizment la punctul de calcul M;n numărul forajelor de epuizment;



Pagina 52 din 68

Fig 5. 2 Schema amplasă rii punctului M pentru calculul înă l Ń imii h

La limita zonei de influenŃă a grupului de foraje r=R şi h=H.În cazul amplasării forajelor pe un contur circular cu raza ρ (Fig. 5.3), astfel încât distanŃa de la fiecareforaj la centrul grupului să fie

)21 ρ === nr r r K 5. 2

în centrul conturului h=hc şi ecuaŃia 5.1 devine

ρ

R

K

Q H hc log73.0 022

−= 5. 3

Când forajele sunt dispuse pe un contur de formă dreptunghiulară, de lungime L şi lăŃime B (Fig. 5.4.),raza echivalentă a grupului de foraje se poate evalua cu relaŃia lui N.K. Ghirinschi.

4][

B Lm

+=η ρ

5. 4

în care η este un coeficient a cărui mărime depinde de raportul B/L şi se determină din Tabelul 5.1.

Tabelul 5. 1 Valoarea coeficientului η.

B/L 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6-1,00

η 1,00 1,08 1,12 1,14 1,16 1,17 1,18



Pagina 53 din 68

Fig 5. 3 Distribu Ń ia forajelor de

pompare pe contur circular Fig 5. 4 Distribu Ń ia forajelor de pompare pe contur dreptunghiular

Dacă forajele au o dispoziŃie oarecare centrul grupului se admite a fi situat în centrul de greutate alacestuia (Fig. 5.5). Calculul razei echivalente ρ a grupului de foraje dispuse neuniform se poate face şi

cu relaŃia A Am 565.0 / ][ == π ρ 5. 5

în care A este suprafaŃa conturului delimitat de forajele de pompare, sau cu relaŃia

nnr r r K21= ρ 5. 6

Fig 5. 5 Echivalarea efectului grupului de foraje cu

efectul unui foraj echivalent cu raza ρ şi raza de

influen Ńă R. Pentru cazul general, punctul C este

situat în centrul de greutate al grupului

Raza de influenŃă R a grupului de foraje se poateevalua pe baza relaŃiilor din Tabelul 2.2, în careS [m] este denivelarea calculată în centrul C al

grupului; H [m] este înălŃimea coloanei de apă înstratul acvifer şi k este coeficientul depermeabilitate al stratului acvifer.

Când grupul de foraje se află în apropierea unuirâu, la distanŃa B de acesta, în locul razei deinfluenŃă R a grupului, se ia în consideraredistanŃa B.

5.2. Foraje perfecte în strat acvifer sub presiune

Pornind de la ecuaŃia corespunzătoare forajului perfect executat în strat acvifer sub presiune, şi urmândacelaşi raŃionament ca şi în cazul acviferului cu nivel liber, se ajunge la ecuaŃia suprafeŃei de depresiesub forma

)]log(1

[log73.0 210

nr r r

n R

kM

Q H h K−−=

5. 7



Pagina 54 din 68

Această ecuaŃie corespunde suprafeŃei de depresie creată de foraje perfecte din care se extrag debite

egale.Dacă forajele sunt dispuse pe un contur circular de rază ρ înălŃimea coloanei de apă în centrulconturului este dată de expresia

ρ

R

kM

Q H hc log73.0 0−=

5. 8

Pentru straturile acvifere mixte (Fig. 2.19) relaŃiile de calcul sunt asemănătoare celor corespunzătoarestratului acvifer sub presiune.

Un model de calcul privind dimensionarea sistemului de epuizment pentru o construcŃie este prezentat în ANEXA 1.



Pagina 55 din 68

CAPITOLUL 6. MONITORIZAREA LUCRĂRILOR DE EPUIZMENT

Procesul de coborâre a nivelului apei subterane prin epuizment necesită o monitorizare pe toată duratade funcŃionare a sistemului, iar în unele cazuri şi pe perioade post epuizment. Monitorizarea se vaefectua în conformitate cu prevederile unor componente distincte ale proiectului şi caietelor de sarciniaferente lucrărilor de epuizment.

Monitorizarea curentă constă în utilizarea a trei tipuri de măsurători.

6.1. Măsurători topo geodezice

Se efectuează pe reperi topografici care se înscriu într-o reŃea de microtriangulaŃie în sistem local.

Această metodă se aplica pentru măsurători ale deformaŃiilor de suprafaŃă ale elementelor de construcŃiisau a construcŃiilor care intră sub influenŃa lucrărilor de epuisment.

6.2. Măsurători inclinometrice

Constau în executarea unor găuri de foraj în terenul din vecinătatea gropii de excavare sau înelementele verticale ale fundaŃiei şi echiparea acestora cu tuburi flexibile prevăzute cu caneluriverticale.

Un foraj inclinometric în mod obligatoriu trebuie să fie încastrat într-un teren sau element construitcare nu va fi afectat de eventuale deformaŃii.

În aceste tuburi flexibile se introduce o sondă inclinometrică cu ajutorul căreia se măsoară la intervalede lungime ml 5.0=∆ , unghiul de inclinare β al axei tubului flexibil faŃă de verticală.

Măsurătorile se fac după două direcŃii perpendiculare, la intervale de timp stabilite în prealabil. După fiecare direcŃie se măsoară unghiul de înclinare β şi se calculează devierea d corespunzătoare fiecăruiinterval de adâncime ∆l=0.5m, cu relaŃia d= ∆l sin β.

Pentru fiecare punct de măsurare se determină devierea totală ca rezultantă vectorială a devierilor după cele două direcŃii de măsurare.

În lungul forajului inclinometric se întocmeşte graficul devierii în plan vertical pentru fiecare din celedouă direcŃii.

ProiecŃia în plan orizontal a devierilor calculate oferă o imagine sugestivă a direcŃilor de deplasare, amărimii deplasărilor şi a vitezei de deplasare a elementelor monitorizate.



Pagina 56 din 68

6.3. Măsurători piezometrice

Se efectuează în găuri de foraj echipate cu tuburi PVC perforate în dreptul stratului acvifer monitorizat.În jurul tubului piezometric se realizează un filtru de pietriş mărgăritar pe intervalul de adâncime alacviferului al cărui nivel de apă se măsoară.

Dacă în zona de influenŃă a epuizmentului se află mai multe straturi acvifere, măsurătorile piezometricese măsoară separat, pentru fiecare strat.

Măsurătorile piezometrice permit înregistrarea efectului lucrărilor de epuizment la nivelul fiecărui stratacvifer.

Măsurătorile de niveluri se vor face cu sonda de nivel cu semnal acustic, optic sau aparate cu senzori şiafişaj digital.

Dacă condiŃiile din amplasament impun, monitorizarea va continua şi după dezafectarea sistemului deepuizment. În această situaŃie trebuie conservate şi protejate elementele componente ale sistemului demonitorizare: reperii şi bornele topografice din reŃeaua de microtriangulaŃie, forajele inclinometrice şipiezometrele.

Forajele inclinometrice şi piezometrice se vor definitiva cu dale de beton cu dimensiuni0.70x0.70x0.25m în care vor fi încastrate tuburile protectoare cu φ ~ 150mm prevăzute cu capace şisisteme de siguranŃă.

Prelucrarea şi interpretarea datelor rezultate din măsurători vor fi efectuate periodic de către specialişti în domeniu şi vor fi aduse la cunoştinŃă beneficiarului sub formă de Raport Tehnic de Monitorizare.



Pagina 57 din 68

CAPITOLUL 7 DEZAFECTAREA SISTEMELOR DE EPUIZMENT

a. Când sistemul de epuizment funcŃionează în regim staŃionar iar nivelul apei subterane se află subcotele proiectate pe toată aria fundului gropii de fundare, se poate trece la execuŃia excavaŃiilor.

b. ExcavaŃiile se vor executa până la cota finală prevăzută în proiect. În acest timp sistemul deepuizment va fi în funcŃiune.

c. După executarea excavaŃiilor cu sistemul de epuizment în funcŃiune, se vor turna radierul din betonarmat şi pereŃii subsolului până deasupra cotei nivelului natural al apei subterane şi se vor executahidroizolaŃiile.

d. După intervalul de timp necesar întăririi betonului (minimum 30 de zile), coloanele forajelor depompare, dacă nu au capătul superior deasupra nivelului natural al apei subterane, acestea se vorprelungi până îndeplinesc această condiŃie.

e. În această etapă pompajul poate fi oprit. Se scot pompele submersibile din găurile forajelor deepuizment şi coloanele filtrelor se obturează cu beton vibrat până la o cotă situată cu cel puŃin 1.0mdeasupra radierului.

f. După consumarea timpului de priză a betonului coloanele de filtre se taie de la nivelul radierului, sedemontează reŃeaua de conducte de refulare a apei pompate şi toate echipamentele care compunsistemul.

g. Pe toată perioada de dezafectare a echipamentelor de epuizment sistemul de monitorizare se va afla în funcŃiune şi va fi menŃinut atât timp cât va fi necesar.



Pagina 58 din 68

CAPITOLUL 8. CONłINUTUL CADRU AL PROIECTULUI DE EPUIZMENT

În ANEXA 2 se prezintă un model privind conŃinutul unui proiect de epuizment.

Structura unui proiect de epuizment va fi stabilită de către proiectant în funcŃie de condiŃiile geologice,geotehnice şi hidrogeologice ale amplasamentului, de particularităŃile construcŃiilor pentru care seelaborează proiectul şi ale construcŃiilor din zona de influenŃă a lucrărilor de epuizment.



Pagina 59 din 68

BIBLIOGRAFIE

1. Brillant, Jacoues (1996), La mesure in situ des pérmeabilité locales. The institution of civil enginners

Great George Street London, s.w.1

2. Castany, G. (1972), ProspecŃiunea şi exploatarea apelor subterane (Trad. Din limba franceză), Ed.

Tehnică

3. Costache, Gh.; Găvan, Gh. (1986), Carnet tehnic. Forajul geologic şi hidrogeologic, Ed. Tehnică

4. Hvroslev, M.J. (1949), Subsurface Exploration and sapling of Soils for Cvili Engineering Purposes

American Society of Civil Engineers New York

5. Kutzner, Christian (1996), Grouting of Rock and Soil, A.A. BALKEMA, Rotterdam Brook Field

6. Lefranc, E. (1937), La théorie des paches absorbante et son aplication à la détermination du

coefficient de pérmeabilités des terrains en place et on calcul du débris des nappes d'eau, Génie civil

CXI 20 Paris

7. Manoliu, J. (1983), FundaŃii şi procedee de fundare, EdiŃia a II-a, Ed. Didactică şi Pedagogică

8. Mateescu, C. (1963), Hidraulică, Ed. Didactică şi Pedagogică

9. Marchidanu, E. (1996), Hidrogeologia în ingineria construcŃiilor, Ed. Tehnică

10. Petros, P., Xanthakos, Lee W. Abramson, Donald A. Brucce (1994), Ground control andimprovement, John Wiley & Sons Inc.

11. Pietraru, V. (1970), Calclul infiltraŃiilor, Ed. CERES

12. Schneebeli, G. (1966), Hydraulique souterraine. Eyrolles

13. Somerville, S.H. (1986), Control of groundwater for temporary works. CIRIA Repost 113

14. Tomlinson, M.J. (1969), Proiectarea şi executarea fundaŃiilor (Trad. Din limba exngleză), Ed.

Tehnică

15. Tudor, C. (1986), Îndrumător pentru executarea forajelor de apă, ed. CERES

16. U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation. Ground water manual (1977), U.S.

Government Printing Office, Washington

17. Wilhelm, F. Struckmeier, Jean Margot (1995), Hydrogeological Maps. A guide and a standard

Legend. International Association of Hydrogeologists vol. 17.



Pagina 60 din 68

REGLEMENTĂRI TEHNICE RECOMANDATE PENTRU ELABORAREA

PROIECTELOR DE EPUIZMENTSTAS 1629/1-81 Alimentări cu apă. Capturarea izvoarelor. PrescripŃii de proiectare

STAS 1629/2-87 Alimentări cu apă. Capturarea apelor subterane prin puŃuri. PrescripŃii de proiectare

STAS 1629/3-91 Alimentări cu apă. Captări de ape subterane prin drenuri. PrescripŃii generale de

proiectare

STAS 1712/1-91 Alimentări cu apă. Nisip şi pietriş cuarŃos pentru filtrarea apei şi prevenirea înnisipării.

STAS 1913/5-85 Teren de fundare. Determinarea granulozităŃii

STAS 1913/6-76 Teren de fundare. Determinarea permeabilităŃii în laboratorSTAS 1913/16-75 Teren de fundare. Determinarea gradientului hidraulic critic

STAS 2745-90 Teren de fundare. Urmărirea tasărilor construcŃiilor prin metode topografice

STAS 3414-94 Geologie, geologie tehnică şi geotehnică. HărŃi, secŃiuni şi coloane. Indici, culori, seme

convenŃionale

STAS 4621-91 Hidrologie. Terminologie

STAS 8016-84 Hidrologie. Semne şi culori convenŃionale

SR EN 1536: 2004 ExecuŃia lucrărilor speciale. PiloŃi foraŃi

SR EN 1538: 2002 ExecuŃia lucrărilor speciale. PereŃi mulaŃi

SR EN 12063:2003 ExecuŃia lucrărilor geotehnice speciale. PereŃi din palplanşe

SR 1628-1:1995 Alimentări cu apă. Surse de apă subterane. InvestigaŃii studii de teren şi cercetări de

laborator

SR 11100/1-93 Zonarea seismică. Macrozonarea teritoriului României

P125-84 Îndrumător tehnic pentru studiul proprietăŃilor pământurilor necoezive, lichefiabile

NP 074-2011 Normativ privind documentaŃiile geotehnice pentru construcŃii

NP 120-2006 Normativ privind cerinŃele de proiectare şi execuŃie a excavaŃiilor adânci în zone urbane



Pagina 61 din 68

ANEXA 1.

EXEMPLU DE CALCUL PENTRU UN SISTEM DE EPUIZMENT ALCĂTUITDIN FORAJE CARE LUCREAZĂ ÎN INTERFERENłĂ ŞI SUNT DISPUSE PECONTURUL UNEI EXCAVAłII DE FORMĂ DREPTUNGHIULARĂ

Tema proiectului

Pentru execuŃia excavaŃiilor de fundare a unui nod hidrotehnic, conform schemei din Fig.1-1, estenecesară coborârea nivelului apei subterane la minimum un metru sub cota da fundare. Să sedimensioneze sistemul contural cu forajele de pompare care să asigure coborârea nivelului apei lacotele impuse.

Elementele hidrogeologice ale acviferului sunt: stratul acvifer cu nivel liber, coeficientul depermeabilitate, k=35m/zi, granulozitatea nisipului din stratul acvifer, corespunzătoare curbeigranulometrice din Fig. 1-2.

Forajele din sistemul contural de depresionare sunt perfecte după gradul de deschidere, au diametrulcoloanei perforate a filtrului Df =250mm şi adâncimea de 42m, iar raza de influenŃă a unui foraj,determinată experimental pentru o denivelare S=12 m este R=840m.

Fig.1-1: Schemă pentru dimensionarea unui

sistem de foraje de epuizment amplasate pe

conturul excava Ń iei: a - vedere în plan, b -

sec Ń iune



Pagina 62 din 68

Rezolvare

Se stabileşte în primul rând schema de echipare şi de exploatare a unui foraj Dimensionarea filtrului invers din jurul coloanei perforate. Se vor folosi normele germane DIN(Tabelul 1-1)Tabelul 1-1: Criterii de dimensionare a filtrelor inverse pentru pă mânturi necoezive

Criteriul CondiŃii impuse ObservaŃii

Terzaghi15

15

85

15 54d

d

d

d f f ≤≤ K

U.S. Bureau of Reclamation

1010

60<=

d

d U

f

f

Pentru particulele de formă rotunjită 40125812

15

15

50

50≤≤≤≤

d

d si

d

d f f

Pentru particulele de formă colŃuroasă

18630915

15

50

50≤≤≤≤

d

d si

d

d f f

Dacă Uf

>10 se elimină particulele mari dinmaterialul folosit ca filtru până când este îndeplinită condiŃia impusă.Particulele din materialul filtrant cu d<0,074mmsă nu depăşească 5%

Swek –Davidenkoff

252050

50

15

15≤≤

d

d si

d

d f f -

Sichardt 5450

50K=

d

d f -

Bertram 685

15=

d

d f -

Karpoff 10550

50K=

d

d f -

Normele germaneDIN 9590

10

60 ;5; d d d d

d U f

d

d c

c

f K=≤=≤

- dc este diametrul de calcul al particulelor careconstituie stratul care se protejează;- dacă U>5 se corectează curba granulometrică prin eliminarea fracŃiunilor mari până când U≤5;- f reprezintă factorul filtrului care este egal cu 4

pentru foraje şi 8…10 pentru alte tipuri de filtre

Din curba granulometrică prezentată în Fig. 1-2 rezultă coeficientul de neuniformitate al nisipului din

stratul acvifer 55,710

60 >==d

d U

n

Deoarece 5>n

U , se corectează curba granulometrică eliminând fracŃiunile mari până se îndeplineşte

condiŃia ca 5≤nU . Se elimină, de exemplu, fracŃiunile mai mari de 2mm şi se recalculează curba

granulometrică. Ceea ce în curba reală, pentru dimensiunea de 2mm corespunde 72%, în curba



Pagina 63 din 68

recalculată corespunde 100%. Pentru trasarea curbei recalculate procentele corespunzătoare fiecăreifracŃiuni din curba reală se înmulŃesc cu raportul 100/72=1,39. Pentru prima curbă recalculată a rezultat

un 56,5 >=nU .

Fig.1-2: curbele granulometrice recalculate după eliminarea

frac Ń iunilor mai mari de 2mm şi respectiv 1mm.

Se trasează o nouă curbă eliminândfracŃiunile mai mari de 1mm. În curbareală la dimensiunea de 1mm corespunde45%. Pentru trasarea celei de a doua curbegranulometrice, procentelecorespunzătoare fiecărei fracŃiuni dincurba reală se înmulŃesc cu 100/45=2,22.Pentru cea de a doua curbă recalculată arezultat 576,4 <=nU .

Folosind cea de a doua curbă recalculată pentru care este îndeplinită condiŃia

5≤n

U , se determină diametrul de calcul

dc, rezultând d90=0,85mm şi d95=0,95. Sein în consideraŃie valoarea dc=0,95mm.

Tabelul 1-2: grosimea stratului filtrant în func Ń ie de granulozitatea filtrului

FracŃiunile granulometriceale filtrului df [mm]

Grosimea stratului filtrant Gf [mm]

0,75 … 4 604 … 12 7012 … 35 80

Conform relaŃiei f d

d

c

f ≤ (Tabelul 1-2), pentru materialul care se foloseşte la filtrul din jurul coloanei

perforate, diametrul granulelor este:

mmd d c f 8,395,044 =⋅==

iar grosimea filtrului invers, conform Tabelului 1-2, este Gf =60mm. Rezultă că diametrul minim algăurii de foraj trebuie să fie egal cu diametrul coloanei perforate la care se adaugă grosimea filtruluiinvers.

mmG D D f f 3706022502 =⋅+=+=



Pagina 64 din 68

Determinarea vitezei de admisie a apei în foraj şi a debitului maxim admisibil. După formula luiSichardt reconsiderată (4.5), viteza de admisie a apei în foraj este:

smk

va / 1071,6

3086400

35

304−⋅===

Debitul maxim al unui foraj se determină pentru o denivelare H S ⋅≤ 5,0max . Pentru exemplul de faŃă se

admite S=12m, ceea ce corespunde la o înălŃime a apei în foraj h=23m (Fig. 1-1) şi se obŃine:

zimslsmv Dhv AQ a f a / 56,1546 / 9,17 / 101791071,623370,014,3 3344max ==⋅=⋅⋅⋅⋅=== −−π

Debitul Q de exploatare al unui foraj trebuie să fie mai mic sau cel mult egal cu debitul maximadmisibil.

Calculul debitului grupului de foraje. Pentru a satisface condiŃiile impuse: mhsiQQ c 24max ≤≤ în

centrul conturului, debitul total al grupului de foraje se determină prin încercări succesive.

Pentru determinarea înălŃimii apei în centrul grupului de foraje se foloseşte relaŃia 5.3 pusă sub forma:

e

totalc

r

R

k

Q H h 022 log73,0−=

în care, conform relaŃiei 5.4 şi Fig. 1-1, raza echivalentă a grupului de foraje este

η η η 754

120180

4=

+=

+=

B Lr e

Conform Tabelului 5.1 pentru B/L=0,67, rezultă η=1,18 şi 5,8818,175 =⋅=er

iar raza de influenŃă a grupuluimr R R e 5,9285,888400 =+=+=

Debitul total al grupului va fi zimnnQQ

total / 56,1546 3max ==

Determinare numă rului n de foraje. AdmiŃând că maxQQ = , se poate scrie

( ) zim

r

R

h H k QnQ

e

ctotal / 209,30481

5,88

5,928log73,0

243535

log73,0

)( 322

0

22

max =−

=−

==

din care rezultă

forajeQ

Qn total 207,19

56,1546

209,30481

max

≅===

Determinarea distan Ń ei dintre foraje. Perimetrul conturului pe care sunt amplasate forajele, conformFig. 1-1, este:

mP 60012021802 =⋅+⋅=



Pagina 65 din 68

DistanŃa dintre foraje va fi:

m

n

Pd 30

20

600===

Verificarea înălŃimii apei în forajele de pe contur. Se verifică, de exemplu, nivelul apei în forajul F19(Fig. 1-3) cu relaŃia 5.3

,022

19 log73,0e

total

r

R

k

Q H h −=

Fig.1-3: Schemă pentru calculul nivelului apei subterane într-un foraj de pe conturul excava Ń iei

în care re’ se determină din relaŃia

ne r r r r 2019219119'

−−−= K

care prin logaritmare capătă forma

( ) ( )20192191192019219119' logloglog

11log −−−−−− ++== r r r

nr r r

nr

e KK

Înlocuind valoarea lui n şi distanŃele de la forajul 19 la celelalte foraje de pe contur, conform Fig. 1-3rezultă mr

e 70' =

iar înălŃimea apei în foraj este:

mh 61,22255,51170

5,928log35

209,3048173,035 2219 ==−=

faŃă de 23m cât corespunde la denivelarea S=12m luată în considerare.

Determinarea înă l Ń imii de izvorâre într-un foraj. Folosind relaŃia Ciornâi-Şestacov (4.3)

020

0

51,0 /

log73,0 hhk

Q

r

k QS −+

−=∆

şi înlocuind valorile cunoscute, se obŃine:



Pagina 66 din 68

mS 152,023152093,23232335

56,1546

51,0185,0

35

56,1546

log73,02

=−=−+

−=∆



Pagina 67 din 68

ANEXA 2.

CONłINUTUL CADRU AL PROIECTULUI DE EPUIZMENT (MODEL)

1. MEMORIUL TEHNIC va cuprinde:- Date generale despre amplasamentul construcŃiei- Obiectul lucrărilor de epuizment- CondiŃiile geologice din amplasament- Modelul hidrogeologic al amplasamentului cu extindere până la limita de influenŃă a construcŃiei şi aepuizmentului la depresionarea maximă - Parametrii hidrogeologici ai acviferelor din zonele de influenŃă a epuizmentului- Proiectarea lucrărilor de epuizment

2. BREVIAR DE CALCUL PRIVIND PROIECTAREA LUCRĂRILOR DE EPUIZMENT- Date generale- Schema sistemului de epuizment- Parametrii hidrogeologici de calcul- Calcule de dimensionare a sistemului de epuizment (debitul grupului de foraje de epuizment, debitulnecesar pentru un singur foraj, denivelarea în punctele de control stabilite în prealabil, viteza admisă deintrare a apei în foraj, debitul de pompare maxim admis pentru un foraj, debitul maxim pentru întreggrupul de foraje, denivelarea maximă în centrul grupului pentru o denivelare impusă - Calculul debitului de apă evacuat prin epuizment corelat cu debitul ce poate fi preluat de emisar.

3. CAIET DE SARCINI PRIVIND EXECUTAREA LUCRĂRILOR DE EPUIZMENT- Date generale- Executarea lucrărilor

• Amplasarea şi echiparea piezometrelor din sistemul de monitorizare a evoluŃiei nivelului apeisubterane pe toată perioada de funcŃionare a sistemului de epuizment

• ExecuŃia, echiparea şi pregătirea forajelor pentru pompare• CondiŃiile de exigenŃă privind programul de pompare• SoluŃii de evacuare către emisari a apei extrase prin pompare, eventuale posibilităŃi de

valorificare• Urmărirea derulării pompării cu privire specială asupra fenomenelor de antrenare hidrodinamică

a nisipului din straturile acvifere

• Durata de funcŃionare a sistemului de epuizment• Sistemul de monitorizare înainte, în timpul şi după epuizment• Măsuri de asigurare a continuităŃii pompării în situaŃii de forŃă majoră (întreruperea curentului

electric, avarierea unor componente ale echipamentelor din sistem ş.a.)• Măsuri ce se impun în cazul producerii unui seism pentru protejarea sistemului de epuizment şi

securitatea lucrărilor în curs de execuŃie şi a vecinătăŃilor• Oprirea pompării şi dezafectarea forajelor de epuizment• Măsuri de securitate şi protecŃie a muncii



Pagina 68 din 68

4. ESTIMAREA NECESARULUI DE UTILAJE ŞI MATERIALE5. BORDEROU DE PLANŞE (urmat de setul complet de planşe de prezentare generală şi detalii de

execuŃie corespunzătoare fazei de proiectare)6. LISTA REGLEMENTĂRILOR TEHNICE ÎN VIGOARE UTILIZATE LA ÎNTOCMIREAPROIECTULUI (Normative, Ghiduri, InstrucŃiuni ş.a.)

7. BIBLIOGRAFIE

normativ de epuizmente

Documents