Studiu geotehnic pentru amplasament depozit de deseuri menajere Haret, judetul Vrancea

1. OBIECTUL LUCRARII

In vederea realizarii studiului de fezabilitate, proiectului tehnic si detaliilor de executie pentru depozitul de deseuri menajere aferent judetului Vrancea, in cadrul proiectului Europeaid/119085/D/SV/RO, s-a solicitat elaborarea prezentului studiu geotehnic.

Studiile au comportat doua faze, dupa cum urmeaza:

I. Faza de teren, constand din:

recunoasterea si cartarea geologica si hidrogeologica;

executarea a 4 (patru) foraje geotehnice si hidrogeologice (piezometre);

recoltarea de probe tulburate si netulburate din foraje;

Lucrarile de teren au fost executate de catre S.C. ISPIF S.A.

II Faza de laborator  si birou, constand din:

efectuarea analizelor de laborator geotehnic pe probele recoltate din forajele geotehnice executate;

prelucrarea si interpretarea rezultatelor incercarilor de laborator si de teren;

elaborarea studiului.

2. CARACTERIZAREA AMPLASAMENTULUI

2.1. Amplasament

Amplasamentul viitorului deposit de deseuri Haret este situat in localitatea Haret, apartinand administrativ de municipiul Marasesti, la cca 2 km de drumul european E 85 Bucuresti – Adjud, in apropierea depozitului existent.

Depozitul existent are o suprafata de cca 5 ha.

Amplasamentul propus este delimitat pe o latura (N) de albia secata a raului Zabrauti. Malul drept al acestuia, care delimiteaza amplasamentul, are cca 10 m inaltime si prezinte semne evidente de eroziune. 

Coltul de SE al amplasamentului este ocupat de depozitul existent, care este delimitat pe doua laturi de diguri perimetrale si pe o latura de versantii naturali existenti in zona. A patra latura a depozitului existent (E) este cea pe care este asigurat accesul pe un drum betonat.

Limita sudica a perimetrului este delimitata de versanti naturali de maximum 10 m inaltime si cu inclinari de 25 – 30 grade, local si mai abrupti (45 ), apartinand probabil terasei medii a raului Siret. Forma acestei laturi a amplasamentului este relativ neregulata, indicand, alaturi de prezenta unor canale de beton, drumuri etc. faptul ca perimetrul a fost amenajat in trecut pentru alte folosinte. Pantele taluzurilor prezinta semne de eroziune si de alunecari superficiale in zonele mai abrupte.

Amplasamentul este traversat de un drum pietruit si unul de pamant. 

In prezent terenul nu are nici o folosinta, este inierbat si local serveste ca pasune.

Suprafata totala a amplasamentului este de cca 20 ha.

2.2. Consideratii morfologice, geologice, hidrografice si climatice generale

Din punct de vedere morfologic, amplasamentul este situat pe malul drept al Siretului, in zona campiei aluvionare. Pe malul drept Siretul a creat trei terase cu urmatoarele altitudini relative: 2 – 5 m, 15 – 20 m, 40 – 45 m.

Depozitele terasei inalte sunt alcatuite din loessuri sub care apar nisipuri grosiere si medii si pietrisuri.

Din punct de vedere geologic, in zona terasei inferioare (altitudini 18 – 22 m) de pe malul drept al Siretului sunt prezente depozite aluvionare apartinand Pleistocenului superior alcatuite din pietrisuri si nisipuri.

Depozitele aluvionare apartinand terasei joase de pe dreapta Siretului au fost atribuite Holocenului inferior si au o grosime de 3 – 6 m.

Holocenului superior s-au atribuit aluviunile actuale ale luncilor reprezentate prin nisipuri si pietrisuri.

Din punct de vedere structural se poate aminti in vestul regiunii depresiunea neogena Odobesti, avanfosa carpatica, cu extindere in NE si SV, caracterizata prin fenomene de subsidenta activa. Scufundarea fundamentului acestei regiuni se face probabil in lungul faliei Siretului, falie jalonata de numeroase focare seismice locale, unele foarte active.

Din punct de vedere climatic, clima perimetrului cercetat este temperat - continentala, avand urmatorii parametri:

- temperatura medie anuala . +9.6 C

- temperatura minima absoluta .. -26,2 C

- temperatura maxima absoluta . +39.0 C

Precipitatiile medii anuale au valoarea de 503.1 mm si reprezinta media valorilor inregistrate de-a lungul a 10 ani.

Fig.1-Diagrama precipitatiilor lunare

Repartitia precipitatiilor pe anotimpuri se prezinta astfel:

- iarna 93.3 mm

- primavara..134.2 mm

- vara 165.4 mm

- toamna . 110.2 mm

Directia predominanta a vanturilor este cea nordica (22%) si nord-vestica (16%).Calmul inregistreaza valoarea procentuala de 13%, iar intensitatea medie a vanturilor la scara Beaufort are valoarea de 1.6 – 3.9 m/s.

Fig. 2 - Directia predominanta a vanturilor

Adancimea maxima la inghet este de 0,90 m, iar frecventa medie a zilelor de inghet cu T C este de 104.7 zile/an.

2.3. Seismicitate

Din punct de vedere seismic, conform zonarii teritoriului Romaniei, perimetrul analizat se incadreaza in zona A cu valoarea coeficientului K_s = 0.32 si valoarea coeficientului perioadei de colt T_c = 1.5 sec, conform normativului P100-92.

CERCETARI EFECTUATE

3.1. Cercetari de teren

In vederea cunoasterii stratificatiei au fost executate 4 foraje geotehnice cu adancimi de 10 m (F1 – F3) si 6 m (F4).

Pozitionarea forajelor este indicata in plansa 1 din anexa, iar fisele de foraj sunt de asemenea anexate.

Forajele executate nu acopera decat zona adiacenta depozitului vechi (o suprafata de aproximativ 3 ha).

Apa subterana nu a fost interceptata in nici unul din forajele executate. Din informatiile culese din zona a rezultat ca aceasta se gaseste sub 20 m adancime.

Din foraje au fost prelevate probe tulburate si netulburate pe care s-au realizat incercari in laboratorul geotehnic.

In fisele complexe ale forajelor anexate este prezentata stratificatia relevata de lucrarile de teren si laborator, ca si valorile parametrilor specifici geotehnici obtinute pe baza incercarilor de laborator.

Stratificatia terenului, analizata prin cele 4 foraje, este caracterizata de prezenta in suprafata a unui strat de argila prafoasa sau a unei umpluturi (F2) cu grosime de 0.20 – 0.80 m, urmata de un strat de pietris cu nisip mare (rar) si bolovanis care a fost intalnit pana la cote de     -1.30 (F4) - 3.60 m (F3). Urmeaza un complex prafos nisipos, local argilos, alcatuit din nisip prafos, praf nisipos, argila prafoasa, nisip argilos cu caracter loessoid, cu grosimi de 2.2 – 3.9 m. In forajul F4 au fost depistate intercalatii de pietris si bolovanis. Sub stratul loessoid a fost intalnit din nou stratul de pietris cu bolovanis, uscat.

Document online: Judetul Dolj si-a declarat independenta Referat: Proiect de programa pentru optional - romania- premise geografice

3.2. Cercetari de laborator

Din cele 4 foraje executate s-au prelevat probe tulburate si netulburate practic din metru in metru si la fiecare schimbare a tipului de material.

Probele au fost analizate in laboratorul Catedrei de Geotehnica si Fundatii a Universitatii Tehnice de Constructii Bucuresti, autorizat MLPAT nr. 100.5.1.010/99.

Prin incercarile geotehnice programate s-a urmarit evidentierea urmatoarelor aspecte:

identificarea, caracterizarea si clasificarea pamanturilor - prin granulozitate, plasticitate

starea materialelor - prin umiditate, grad de saturatie, greutati volumice, porozitati;

comportarea mecanica a materialelor supuse la diferite sarcini verticale - prin incercari de compresibilitate in edometru;

comportarea la forfecare prin incercari de forfecare directa;

Pe materialele recoltate din foraje nu s-au putut realiza incercari de consolidare pentru determinarea inversa a coeficientului de permeabilitate.

De asemenea, nu au existat materiale susceptibile a fi utilizate pentru umpluturi in diguri, de aceea nu au fost realizate incercari Proctor.

3.2.1. Incercari pentru identificarea, caracterizarea si clasificarea pamanturilor

Conform normativelor romanesti (STAS 1913/5-85, 1242/4-85 si 1243-88), cunoasterea compozitiei fazei solide a pamanturilor se face pe baza analizei granulometrice.

Materialele provenite din probele prelevate din amplasamentul studiat au fost analizate in acest scop prin metodele de cernere (pentru diametru 0.06mm) si respectiv sedimentare, in conformitate cu prevederile din STAS 1913/5-85.

Curbele granulometrice ale acestor probe sunt prezentate in fisele cu date primare din anexa.

Pe probele corespunzatoare materialelor coezive s-au efectuat incercari de punere in evidenta a plasticitatii, determinandu-se limitele de plasticitate: inferioara (de framantare), w_P - prin metoda cilindrilor - si superioara (de curgere), w_L - prin metoda cupei Casagrande (conform STAS 1913/4-86) si calculandu-se indicele de plasticitate, I_P. Rezultatele acestor determinari sunt trecute in fisele cu date primare din anexa.

3.2.2. Incercari pentru evidentierea caracteristicilor fizice ale materialelor

Pentru o caracterizare completa a pamanturilor, in afara de identificarea si clasificarea lor este necesara cunoasterea starii lor (de umiditate si de indesare), care, in general, se obtine pe baza diferitilor indici geotehnici, eventual corelati cu diversi parametri. In acest sens, s-au determinat, pe probe netulburate, umiditatile (conform STAS 1913/1-82) si greutatile volumice in stare naturala, g, pe baza carora s-au calculat apoi gradul de saturatie (S_r), indicele de consistenta (I_C), porozitatea (n), etc. Valorile acestor indici sunt specificate pe fisele fiecarei probe din anexa.

3.2.3. Incercari pentru determinarea caracteristicilor de compresibilitate

In functie de natura si starea materialelor din probele prelevate s-au efectuat incercari pentru determinarea compresibilitatii pamanturilor - respectiv incercari edometrice (STAS 8942/1-89).

Incercarile edometrice au fost realizate pe probe la umiditatea naturala si pe probe inundate initial.

Au fost calculati modulii edometrici pe trepte de incarcare si s-au clasificat materialele in functie de compresibilitatea lor, pe baza modulului edometric M_200-300.

Curbele de compresiune – tasare sunt prezentate in anexa.

3.2.4. Incercari pentru determinarea parametrilor rezistentei la forfecare

Pentru determinarea parametrilor rezistentei la forfecare, f - unghiul de frecare interna si c - coeziunea s-au realizat incercari de forfecare directa tip CU (consolidate – nedrenate) in aparatul de forfecare reversibila tip ELE.

Rezultatele obtinute sunt prezentate in fisele incercarilor din anexa si in fisele complexe ale forajelor.

4. CONCLUZII SI RECOMANDARI

4.1. Concluzii

Din analiza cercetarilor de teren si laborator se pot trage urmatoarele concluzii legate de stratificatia terenului:

in suprafata, pana la cote de – 0.20 ÷ - 0.80 m, a fost gasit un strat de argila prafoasa sau, in cazul forajul F2, o umplutura;

urmeaza un strat de pietris, rar nisip mare si bolovanis care continua pana la cote de – 1.30 (F4) - 3.60 m (F3);

in continuare a fost interceptat un complex prafos nisipos, alcatuit din nisip prafos, praf nisipos, argila prafoasa, nisip argilos care poate fi caracterizat ca loessoid, cu grosimi de 2.2 – 3.9 m. In forajul F4 au fost observate intercalatii de pietris cu bolovanis. Plasticitatea acestui strat este scazuta si au umiditate redusa, fiind in stare tare. Compresibilitatea acestor materiale, care a fost investigata prin 3 incercari de compresibilitate pe probele netulburate recoltate de la adancimea 4.0 m, este foarte mare – mare (M_200-300 = 4166 – 8333 kPa), cu puternica sensibilitate la umezire (tasari suplimentare la umezire la 300 kPa, im₃ cu valori de 0.7 - 5.7 %. In conformitate cu P7-2000 daca i_m3 este mai mare de 2 % pamanturile sunt sensibile la umezire (loess). Loessul din aceasta zona poate fi clasificat ca loess de categoria A. Acest strat poate fi caracterizat prin unghiuri de frecare interna f (datorate umiditatii scazute ale acestor materiale, ca si elementelor grosiere prezente – pietris mic, concretii etc.) si coeziuni c = 22 – 78 kPa (functie de continutul de argila). Coeficientul de permeabilitate al acestui strat poate fi estimat a fi de cca 10^-7 m/s in stare naturala. Pentru aceste materiale au fost estimati parametrii optimi de compactare: w_oc = 12 % si g_{d max} = 17.5 kN/m³.

sub cotele - 2.90 (F4) sau -4.80 ÷ -6.60 m pentru celelalte foraje a fost intalnit din nou un strat de pietris cu bolovanis, uscat.

Apa subterana nu a fost interceptata in nici unul din forajele executate.

4.2. Recomandari privind fundarea depozitelor de deseuri

Depozitul de deseuri ce urmeaza a fi amenajat este destinat a stoca deseuri de tip nepericulos (menajere).

Pentru aceasta categorie de deseuri HG 349/2005 prevede necesitatea existentei la baza depozitului a unei bariere geologice naturale de minim 1 m grosime si cu coeficient de permeabilitate 1x10^-9 m/s.

Pe baza investigatiilor de teren si laborator realizate rezulta ca amplasamentul Haret, cel putin in zona investigata, nu ofera o bariera geologica conforma cerintelor HG 349/2005 pentru depozite de deseuri menajere. Bariera geologica trebuie inlocuita cu o bariera construita din argila compactata cu grosime de 1.0 m care sa asigure un coefficient de permeabilitate in stare compactata de maximum 10^-9m/s.

Bariera construita va fi realizata cu argila provenita din gropi de imprumut care sa indeplineasca cerintele de permeabilitate precizate. In plus, datorita compozitiei terenului, se recomanda instalarea unui geocompozit bentonitic.

Deasupra barierei construite trebuie instalata o geomembrana HDPE 2.0 mm grosime asa cum este cerut prin HG 349/2005.

Daca baza depozitului se gaseste partial sau total in stratul de loess, acesta va fi compactat pe cel putin 0.50 m prin excavarea si repunerea sa in opera prin compactare, pentru a forma o perna de loess compactat. Stratul de loess poate oferi o protectie partiala fata de infiltrarea levigatului in teren, dar chiar si in acest caz se recomanda punerea in opera a startului de argila compactata deoarece stratul de loess nu pare a fi continuu si la aceeasi cota pe tot amplasamentul.

Daca depozitul se va extinde pana la taluzurile existente afectate de eroziuni si alunecari, acestea vor trebui retaluzate si stabilizate.

4.3. Calculul tasarii terenului de fundare datorita depozitului de deseuri

Daca depozitul este fundat pe stratul de pietris cu bolovanis acesta este considerat incompresibil si tasarile sunt neglijabile.

In cazul in care depozitul ar fi complet fundat in stratul de loess, cu o grosime maxima de 4 m, tasarea a fost calculata astfel:

S-a considerat ca depozitul este realizat in intregime suprateran.

Calculul s-a facut cu metoda edometrica, cu ajutorul formulei:

, unde:

s_c este tasarea din consolidarea primara,

C_c este coeficientul de compresibilitate, luat egal cu 0.15 pentru pachetul loessoid

H – grosimea stratului compresibil, luata egala cu 4m (grosime maxima a pachetului considerata a ramane sub baza depozitului),

e₀ – indicele porilor initial, egal cu 0.6

s_g – presiunea geologica la baza stratului compresibil, egala cu g z = 18 kN/m³ 4 m = 72 kPa

Ds - surplusul de presiune adus de depozit, luat egal cu maxim 100 kPa.

Cu aceste valori rezulta o tasare maxima a stratului loessoid in stare naturala, in zona centrala a depozitului, de 0.14 m = 14 cm. Aceasta reprezinta o valoare extrema, tasarea reala situandu-se sub aceasta valoare deoarece cel putin o parte din depozit este fundata pe stratul incompresibil de pietris cu bolovanis.

4.4. Calculul terenului de fundare in cazul fundarii directe

Pentru realizarea unor fundatii directe pe amplasament s-au efectuat calcule si verificari in conformitate cu prevederile STAS 3300/2-85.

Avand in vedere ca terenul de fundare este alcatuit, sub stratul de sol vegetal sau de umplutura de grosime maxima 0.80 m in general din pietrisuri cu nisip mare (sub 15 %) si bolovanis, fara apa, in conditiile unei stratificatii practic uniforme si orizontale, terenul poate fi considerat teren bun de fundare, conform normativ NP 074/2002.

Zona investigata prin forajul F4 a aratat un strat de pietris si bolovanis mai subtire, sub cota -1.30 fiind in terceptat stratul de pamanturi prafoase nisipoase sensibile la umezire, ce fac parte din loessuri de categoria A in conformitate cu P7-2000. Acest strat de loess este considerat a fi teren mediu de fundare in conformitate cu NP 074-02.

Pentru stabilirea riscului geotehnic si a categoriei geotehnice se analizeaza:

conditiile de teren: teren bun – 2 puncte (pietris cu bolovanis), teren mediu – 3 puncte (loess)

apa subterana: fara epuismente – 1 punct

categoria de importanta a constructiei: normala – 3 puncte

vecinatati: fara riscuri – 1 punct

zona seismica A – 2 puncte

TOTAL: 8 - 9 puncte – risc redus - moderat – categoria geotehnica 1 - 2

Tinand cont de stratificatie, ca si de adancimea de inghet caracteristica zonei, solutiile de fundare directa se pot realiza la cote sub –1.10 m in stratul de pietris cu bolovanis.

Stabilirea dimensiunilor preliminare ale fundatiilor, in conformitate cu STAS 3300/2-85 se realizeaza pe baza presiunilor conventionale de calcul.

Presiunile efective transmise de constructie pe talpa fundatiilor pot atinge in stratul de pietris cu bolovanis valori de 500 kPa, presiunile conventionale corespunzatoare fiind de cca 550 kPa (pentru adancimi de fundare de pana la 2 m si latimi ale fundatiei de 1 m), conform anexei B, tabel 16 – STAS 3300/2-85. Pentru adaptarea la situatia concreta se aplica corectiile prevazute in STAS 3300/2-85.

Daca in anumite zone constructiile vor fi fundate pe stratul de loess de categoria A, in stare tare, cu e < 1, se poate conta pe o presiune conventionala de maximum 190 kPa pentru stratul in stare naturala, in conformitate cu P7-2000.

In acest caz se vor lua masuri constructive pentru limitarea efectului unor posibile umeziri ale terenului prin compactare si sistematizare a terenului pentru evacuarea rapida a apelor din precipitatie. Proiectarea fundatiilor si executia lor va tine cont de cerintele P7-2000.

La calculul preliminar sau definitiv al terenului de fundare pe baza presiunilor conventionale trebuie sa se respecte conditiile:

la incarcari centrice:

p_ef p_conv si

p’_ef 1,2 p_conv

la incarcari cu:

- excentricitati dupa o singura directie:

p_{ef max} 1,2 p_conv in gruparea fundamentala

p’_{ef max} 1,4 p_conv in gruparea speciala

- excentricitati dupa ambele directii:

p_{ef max} 1,4 p_conv in gruparea fundamentala

p’_{ef max} 1,6 p_conv in gruparea speciala

in care:

p_ef, p’_ef = presiunea medie verticala pe talpa fundatiei provenita din incarcarile de calcul din gruparea fundamentala, respectiv din gruparea speciala;

p_conv = presiunea conventionala de calcul, determinata conform anexei B din STAS 3300/2-85;

p_{ef max}, p’_{ef max} = presiunea efectiva maxima pe talpa fundatiei provenita din incarcarile de calcul din gruparea fundamentala, respectiv din gruparea speciala.

Pentru calculul definitiv al terenului de fundare s-au efectuat verificari la SLD (starea limita de deformatii).

Calculul la SLD implica calculul deformatiilor probabile ale terenului de fundare, cu indeplinirea prealabila a conditiilor p_ef p_pl - pentru fundatii incarcate centric, iar pentru fundatii incarcate excentric p_ef p_pl, p_{ef max} 1.2 p_pl si 1.4p_pl, in care:

p_ef - presiunea medie verticala pe talpa fundatiei, provenita din incarcarile de calcul din gruparea fundamentala;

p_{ef max} - presiunea maxima verticala pe talpa fundatiei provenita din incarcarile de calcul din gruparea fundamentala, in cazul excentricitatii dupa o singura directie;

- presiunea maxima verticala pe talpa fundatiei provenita din incarcarile de calcul din gruparea fundamentala, in cazul excentricitatii dupa ambele directii;

p_{pl -} presiunea corespunzatoare unei extinderi limitate a zonei plastice in terenul de fundare.

Presiunile p_pl au fost calculate pe baza relatiei:

, unde:

m₁ - coeficient al conditiilor de lucru,

- media ponderata a greutatii volumice de calcul a straturilor de sub fundatie cuprinse pe o adancime B/4 masurata de la talpa fundatiei;

B - latura mica a fundatiei

q - suprasarcina de calcul la nivelul talpii fundatiei, lateral fata de fundatie;

c- valoarea de calcul a coeziunii stratului de pamant de sub talpa fundatiei;

N₁, N₂, N₃ - coeficienti adimensionali in functie de valoarea de calcul a unghiului de frecare interioara a terenului de sub talpa fundatiei.

La inceperea executiei, se recomanda ca sapaturile pentru fundatii sa fie verificate de un geotehnician, in scopul confirmarii naturii si starii fizice a terenului in sensul considerat in prezentul studiu.

La executia pernei de loess compactat, acolo unde este cazul, se vor lua masuri de sprijinire a excavatiilor si curatire a stratului pe care se va aseza perna, urmarindu-se compactarea fundului sapaturii la o umiditate egala cu umiditatea optima de compactare a pernei.

Fundatia propriu-zisa va fi asezata pe un strat de beton de acoperire.

Este necesar ca sapaturile sa nu fie lasate deschise, inaintea de realizarea pernei si de turnarea betonului in fundatii.

Este indicat de asemenea ca prin proiectare sa se prevada masuri severe de indepartare a apelor meteorice din vecinatatea constructiei si fundatiilor, in scopul evitarii infiltratiilor in terenul de fundare, cu luarea in considerare a prevederilor normativului P7-2000.

Eventualele corpuri straine (blocuri de beton, conducte, cabluri, etc.) din excavatie vor fi indepartate, iar golurile vor fi umplute cu pamant compactat sau beton slab. Totodata, este necesar ca sapaturile sa nu fie lasate deschise, inaintea de turnarea betonului in fundatii.

Prezentul studiu este valabil numai pentru amplasamentul studiat.