APLICABILITATEA METODELOR ŞI TEHNICILOR GEOFIZICE ÎN DOMENIUL CONSTRUCŢIILOR

  CUPRINS:
INTRODUCERE4
1 TIPURI PRINCIPALE DE CONSTRUCŢII. PROBLEME GEOLOGICE ŞI TEHNICE DE REZOLVAT6
1.1 Cercetarea geofizică în probleme de geologie inginerească6
1.1.1 Determinarea parametrilor elastici ai materialelor7
1.1.2 Tipuri principale de construcţii10
1.1.3 Studierea amplasamentelor construcţiilor11
1.2 Metode geofizice pentru investigarea mediului geologic16
1.2.1 Metode geofizice pentru determinarea structurii geologo-structurală a zonei amplasamentului construcţiilor16
1.2.2 Metode geofizice pentru determinarea caracterului dinamic al terenului de fundare17
1.3 Studiul alunecărilor de teren şi prognoza acestora24
1.3.1 Clasificarea alunecărilor de teren24
1.3.2 Utilizarea metodei imaginilor de rezistivitate în predicţia alunecărilor de teren29
1.3.3 Parametrii fizici ce pot influenţa alunecările de teren31
1.3.4 Cauzele producerii alunecărilor de teren32
2 STUDII DE CAZ REPREZENTATIVE33
2.1 Cercetări geoelectrice pentru studierea rocii de fundaţie în cazul unor construcţii situate în zona Roşia Montană33
2.1.1 Introducere33
2.1.2 Caracterizarea geologică a zonei34
2.1.3 Metodologia şi aparatură utilizată36
2.1.4 Prelucrarea şi interpretarea datelor38
2.2 Analiza influenţei autostrăzii în dinamica geomorfosistemului de versant. Studiul alunecării de teren de la Craeşti47
2.2.1 Localizarea și descrierea sitului investigat47
2.2.2 Descrierea fizico-mecanică a depozitului deluvial48
2.2.3 Investigarea planului de alunecare folosind metoda GPR51
2.2.4 Analiza asupra stabilității versantului53
2.2.5 Sistemul geomorfologic al alunecării de teren54
2.3 Studiu electrometric utilizând rezistivimetrul AGI Supersting, în zona pilonului de susţinere a unui pod.55
2.4 Investigarea geoelectrică a zonelor în care se construiesc tunele58
CONCLUZII60
BIBLIOGRAFIE62
  PREZENTARE:
PREFAȚĂ
Aplicabilitatea metodelor si tehnicilor geofizice in domeniul construcțiilor cuprinde doua parți consacrate definirii principalelor probleme geotehnice ce pot fi soluționate prin utilizarea metodelor geofizice, precizării condițiilor de amplasament, caracterizării geodinamice a alunecărilor de teren și descrierii unor studii de caz în care autorul a participat de-a lungul periodei de pregatire a doctoratului.
Lucrarea prezintă de asemenea câteva aspecte ale predicției alunecarilor de terenpe baza determinării geofizice a dinamicii acestora. Cele câteva studii de caz prezentate de autor, demonstrează abilitatea acestuia in achiziția, prelucrarea si mai ales interpretarea datelor asociate studiilor complexe necesare stabilirii condițiilor de amplasament, dinamicii alunecărilor de teren și orientării lucrărilor de escavare a tunelurilor.
Concluziile reprezintă o sinteză a rezultatelor prezentate anterior, subliniindu-se principalele contribuții personale pe care autorul le consideră, originale.
Lucrarea, realizată de dl. dr. ing. Anghel Sorin, redactata la nivel științific corespunzător și insoțită de o grafică adecvată, reprezintă o lucrare de interes deosebit pentru promovarea metodelor geofizice în domeniul construcțiilor, aducând contribuții notabile în elaborarea strategiei de cercetaredin domeniul geofizicii de mică adâncime(Near Surface Geophysics).

Cercetator Științific I
Dr. Constantin Ștefan Sava
  PREFATA:
INTRODUCERE

Cunoscute mai ales pentru succesul lor în cercetarea geologică convenţională şi descoperirea de zăcăminte, metodele geofizice sunt utilizate din ce în ce mai mult în strategiile şi programele de protecţie a mediului. Dintre metodele uzuale ale geofizicii inginereşti, s-au adaptat tehnici capabile să permită cercetări de foarte mare detaliu pentru adâncimi relativ reduse de investigare. Aceste metode trebuie să ofere o rezoluţie înaltă în condiţii de zgomot” noise” industrial ridicat. Plecând de la aceste necesităţi şi condiţii, s-a dezvoltat un domeniu practic independent al geofizicii numitGeofizică ambientală (C.Lazăr; P.Merkler). Aplicabilitatea geofizicii ambientale este determinată printre altele, de existenţa unor contraste semnificative între parametrii petrofizici ai subsolului, ca şi de existenţa unor factori antropogeni perturbanţi.Măsurătorile de geofizică ambientală prezintă o serie de avantaje faţă de metodele de investigare geologică convenţionale utilizate până în prezent în studiile privind protecţia mediului înconjurător, dintre care amintim:
-informaţiile obţinute se referă la distribuţia în suprafaţa şi în spaţiu a valorilor măsurate;
-măsurătorile geofizice sunt nondistructive, deoarece nu se intervine direct în subsol şi astfel este evitată extinderea contaminantului;
-există unui raport avantajos între volumul şi preţul lucrărilor;
-realizarea unei optimizări a lucrărilor de foraj, de explorare şi de probare;
Prin aplicarea în paralel a mai multor metode geofizice, este agreat de comunitatea geofizică românească, termenul de Environmental Geophysics (EN), care face parte din geofizica inginerească (aplicată) şi însumează toate metodele geofizice care se pretează la identificarea unor ţinte de adâncime mică şi medie (0-200m). Geofizica inginerească (Engineering Geophysics), folosind metode şi aparatură dedicate, dezvoltă o serie de aplicaţii menite să sprijine proiecte şi investigaţii cu caracter aplicativ imediat. Proiectele inginereşti de dezvoltare a infrastructurii (drumuri, poduri, căi ferate, conducte şi cabluri îngropate) şi dezvoltarea reţelei de alimentare cu apă, evaluarea resurselor minerale din cariere şi balastiere, sunt de multe ori în strânsă legătură cu o bună cunoaştere a caracteristicilor geologice şi hidrogeologice ale subsolului. Studiul poluării acviferelor cu contaminanţi anorganici, exploatarea nondistructivă a siturilor arheologice, identificarea şi localizarea obiectelor îngropate (conducte, cabluri, rezervoare, bombe neexplodate) sunt alte aplicaţii practice în care geofizica vine cu soluţii şi tehnici de abordare specifice. Investigarea forajelor de mică şi mare adâncime, este un tip special de aplicaţie menit să aducă informaţii noi cu privire la caracteristicile geologice şi hidrogeologice a stratelor de rocă traversate de foraje.
Spre deosebire de geologie, care are ca instrument principal de măsură forajul sau mostrele în situ, geofizica ambientală îşi bazează diagnosticul pe măsurători non-distructive efectuate de la suprafaţă. Pe lângă avantajele evidente (un cost şi un impact asupra mediului mult mai redus), măsurătorile geofizice au un caracter continuu, depăşind cu mult eficienţa forajelor care dau un diagnostic strict punctual.
Descoperirea cu precădere a zăcămintelor de hidrocarburi, folosind metodele de prospecţiune geofizică, a făcut ca acestea sa fie folosite în cadrul programelor de protecţie a mediului înconjurător. Acest nou domeniu de activitate a impus în literatura de specialitate (aşa cum s-a menţionat deja) termenul de Geofizica ambientală. Ca urmare a restrângerii interesului pentru activitatea de prospecţiune geofizică a zăcămintelor de minerale solide şi chiar a hidrocarburilor, tot mai mulţi geofizicieni se îndreaptă către acest nou domeniu de activitate. Cercetarea contaminării cu hidrocarburi a solului şi apelor subterane cu ajutorul metodelor geofizice a început abia în deceniul VIII al secolului XX. (Mazac, O., and Landa, I., 1978). În ultimul deceniu al secolului trecut numeroşi geofizicieni din întreaga lume au acordat o atenţie deosebită creşterii puterii de rezoluţie a metodelor geofizice în scopul aplicării acestora în cercetarea zonelor contaminate cu hidrocarburi. Experienţa căpătată în acest domeniu a condus la concluzia că cele mai bune tehnici de investigare capabile să pună în evidenţă dispoziţia spaţială a penelor de contaminare cu hidrocarburi sunt cele geoelectrice în diversele lor variante (Benson et al., 1997, Brewester et al., 1995, Daily et al., 1995, Mazac et al., 1990 etc).
Aplicarea complexă şi complementară a uneia sau mai multor metode, însoţită de mijloace moderne de analiză numerică a datelor de observaţie, permite integrarea informaţiilor directe în imagini bi- sau tridimensionale de tipul „tomografii” ale subsolului, care vizualizează structura internă a zonelor investigate, evidenţiind neomogenitatea acestora.
Utilizarea modelelor de cercetare geofizică în cercetarea mediului geologic cu aspecte de cunoaştere a stării fizico-chimice naturale sau antropice şi a evaluării şi prevenirii riscului conduce la obţinerea de informaţii globale la gradul de detaliere dorit.
Cu aplicaţie directă la cunoaşterea şi monitorizarea calităţii mediului geologic, precum şi la prevenirea riscului de accidente în mediul geologic sunt identificate următoarele posibilităţi de utilizare:
-cunoaşterea structurii şi calităţii mediului geologic,
-cunoaşterea neomogenităţilor care pot deveni elemente generatoare de risc de accidente de mediu geologic,
-cunoaşterea neomogenităţilor în mediul geologic, generate de prezenţa unor poluanţi antropici şi/sau naturali.
Near Surface Geophysics se constituie într-un ansamblu de metode de măsurare a parametrilor fizici ai pământului (câmpuri naturale sau provocate cum sunt: magnetic, electric, termic, radioactiv, seismic ş.a.) dintre care cele mai importante cu rol de cunoaştere a structurii interne a subsolului în zona apropiată de suprafaţă, sunt cele electrometrice, seismice, georadar la care se adaugă după necesităţi aplicative, teledetecţia, magnetismul, radiometria, termometria sau gravimetria. În foraje, pentru cunoaşterea variaţiilor factorilor fizico-chimici ai rocilor, se utilizează carotajul geofizic.
O serie de caracteristici fac ca aceste metode să fie mai avantajoase faţă de alte practici de investigare a mediului geologic (foraje, lucrări miniere, analize pe probe) atât în faza de cercetare regională, informativă, cât şi de detaliu sau mare detaliu.Avantajele folosirii acestor metode constau în: execuția rapidă cu aparatură portabilă de înaltă rezoluţie; sunt repetabile; investigaţiile sunt continue, acoperind suprafeţe şi volume mari de rocă; adâncimile de investigaţie variază de la o metodă la metodă la alta sau de la o tehnologie la alta; acoperă intervalul 0 - 200m, interval de impact major al activităţilor umane; preţul de cost este redus în comparaţie cu alte tipuri de lucrări de investigaţie a mediului geologic.
Caracterul de repetabilitate rapidă şi uşoară a măsurătorilor însoţit de reproductibilitatea foarte bună a acestora conferă ansamblului tehnicilor geofizice caracterul de instrument adecvat şi potrivit pentru monitorizare spaţio-temporară a subsolului şi volumelor investigate.
Fiecare metodă geofizică are avantaje şi limitări specifice. Utilizarea a două sau mai multe metode geofizice în vederea realizării unei analize integrate a datelor reduce gradul de ambiguitate în interpretare.
Cunoaşterea generală a geologiei şi a condiţiilor locale de aplicare a metodelor geofizice este absolut necesară pentru o proiectare optimă a activităţii de achiziţie a datelor de teren şi evident, pentru interpretarea datelor geofizice obţinute.
Alegerea metodelor geofizice în general este determinată de distribuţia spaţială a zonelor contaminate, tipul contaminantului, caracteristicile pedologice şi hidrogeologice ale zonei studiate.
Experienţa acumulată pe plan mondial şi naţional recomandă aplicarea metodelor electrice şi elecromagnetice alături de cele magnetice şi radiometrice în investigarea, evaluarea şi monitorizarea poluării solului şi subsolului.
  CUVINTE CHEIE: