1 UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREŞTI Facultatea de Hidrotehnică TEZA DE DOCTORAT Rezumat Modelarea fenomenelor de interacţiune dintre apele subterane şi structurile geotehnice subterane. Aplicare la zona Bucureşti. Doctorand Ing. Georgiana Sorina FRUNZĂ Conducător științific Prof. univ. dr. ing. Loretta BATALI BUCUREŞTI 2013
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREŞTI
Facultatea de Hidrotehnică
TEZA DE DOCTORAT
Rezumat
Modelarea fenomenelor de interacţiune
dintre apele subterane şi structurile
geotehnice subterane. Aplicare la
zona Bucureşti.
Doctorand
Ing. Georgiana Sorina FRUNZĂ
Conducător științific
Prof. univ. dr. ing. Loretta BATALI
BUCUREŞTI
2013
2
3
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREŞTI
Facultatea de Hidrotehnică
Titularul prezentei teze de doctorat a beneficiat pe întreaga perioadă a studiilor
universitare de doctorat de bursă atribuită prin proiectul strategic „Burse
oferite doctoranzilor în Ingineria Mediului Construit”, beneficiar UTCB, cod
POSDRU/107/1.5/S/76896, proiect derulat în cadrul Programului Operaţional
Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane, finanţat din Fondurile Structurale
Europene, din Bugetul Naţional şi cofinanţat de către Universitatea Tehnică de
Construcții București.
TEZA DE DOCTORAT
Rezumat
Modelarea fenomenelor de interacţiune
dintre apele subterane şi structurile
geotehnice subterane. Aplicare la
zona Bucureşti.
Doctorand
Ing. Georgiana Sorina FRUNZĂ
Conducător de doctorat
Prof. univ. dr. ing. Loretta BATALI
BUCUREŞTI
2013
4
Cuprinsul tezei de doctorat
1 Introducere 2 Prezentarea platformei de gestiune a apei din mediul sedimentar în zone urbane -
SIMPA 3 Determinarea caracteristicilor hidraulice ale pământului
3.1. Metode de determinare în laborator 3.2. Metode de determinare pe teren 3.3. Metode de determinare prin metode empirice
3.4. Criterii de alegere a metodei de determinare a conductivității hidraulice
3.5. Program experimental pentru stabilirea caracteristicilor hidraulice ale pământurilor
din zona București 4 Dezvoltarea de tehnici de integrare a parametrilor hidraulici pornind de la date
punctuale
4.1. Metode stohastice
4.2. Metode geostatistice
5 Interacţiunea dintre lucrările subterane şi apa subterană 5.1 Interacţiuni posibile între lucrările subterane şi apa subterană 5.2 Modelarea interactiunii dintre lucrarile subterane si apa subterana 5.3 Modelarea interacţiunii fluid – teren - structură în cuplaj
5.4 Concluzii 6 Studii de caz
6.1 Prezentarea perimetrului pilot analizat 6.2 Caracterizarea geologică, hidrogeologică şi geotehnică a perimetrului pilot 6.3 Model hidrogeologic spaţial pe perimetrul pilot
6.4 Concluzii şi comentarii asupra modelului hidrogeologic elaborat 6.5 Studiu de caz 1 – Modelarea interacţiunii între caseta Dâmboviţei şi apa subterană
6.6 Studiu de caz 2 – Modelarea interacţiunii dintre infrastructura Casei Radio şi apa
subterană12
6.7 Studiu de caz 3 – Modelarea deformaţiilor mecanice ale terenului în cuplaj cu
curgerea apei subterane – Casa Radio
7 Concluzii si contribuţii personale
8 Bibliografie 9 Anexe
5
1 INTRODUCERE
În zona urbană impactul asupra mediului este mai mare deoarece spațiul subteran este
din ce în ce mai des utilizat pentru realizarea de construcții subterane (tuneluri, subsoluri
adânci, galerii de drenaj, rețele de utilități, lucrări de captare a apei subterane etc).
În zona municipiului București, dar nu numai, există foarte puțin control asupra
lucrărilor realizate în subteran sau a lucrărilor de investigare și de exploatare a resurselor de
apă. Acest fapt generează dificultăți de gestiune, dar și probleme de interpretare a
investigațiilor geotehnice şi hidrogeologice datorită necunoașterii interacțiunilor care pot
exista. În zona București există un volum mare de investigații realizate, deci o cantitate mare
de informații legate de structura terenului și a acviferelor, dar acestea nu sunt organizate și
structurate într-o formă mai accesibilă. Din acest motiv a apărut necesitatea de a avea o
platforma de gestiune a datelor existente pentru mediul subteran din zona București, care face
obiectul unui contract de cercetare condus de UTCB – Centrul de cercetare în Ingineria
Apelor Subterane – Conf. Radu Gogu (SIMPA – Platforma de gestiune a apei subterane în
mediul sedimentar din zona urbană). Cercetările realizate în cadrul tezei de doctorat fac parte
din acest proiect de cercetare.
În cadrul tezei de doctorat este abordată problema interacțiunii dintre construcțiile
subterane și apele subterane în contextul Platformei SIMPA. Astfel, teza tratează următoarele
aspecte: Determinarea caracteristicilor hidraulice ale pământurilor; Dezvoltarea de tehnici de
integrare a parametrilor hidraulici pornind de la date punctuale; Interacțiunea dintre apa
subterana și construcțiile subterane –
Cercetările au fost realizate în cadrul echipei „ Infrastructură „ a proiectului SIMPA -
Platformă de gestiune a apei subterane din mediul sedimentar în zona urbană. Adresez
mulţumiri membrilor acestei echipe.
2 PREZENTAREA PLATFORMEI DE GESTIUNE A APEI DIN MEDIUL
SEDIMENTAR ÎN ZONE URBANE - SIMPA
Proiectul intitulat “Platformă de gestiune a apei din mediul sedimentar în zone urbane
SIMPA”, coordonat de UTCB – Centrul de cercetare in Ingineria Apelor Subterane, Conf.
Radu Gogu, finanțat din fonduri CNCSIS, are drept obiectiv esențial crearea unei legături
între știință și practică. Acesta va permite studierea anumitor probleme într-o manieră mult
mai realistă. În particular, se dorește ca aceste rezultate dezvoltate să fie aplicate pentru
îmbunătățirea cunoașterii geologice și hidrogeologice a sistemului acviferului Moesic (zona
București). De aceea, aplicarea unui management pentru resursele hidrologice este mai mult
decât necesara iar necesitateă aplicării este evidențiată de anumite aspecte specifice.
În cadrul proiectului SIMPA s-a constituit o platformă integrată de date spațiale și
hidrogeologice pe suport GIS în care se vor introduce datele punctuale obținute fie din datele
de arhivă, fie din cercetările proprii.
Teza de doctorat și-a propus să abordeze aspectele din platformă legate strict de
caracterizarea diferitelor straturi întâlnite în zona analizată din punct de vedere al
conductivității hidraulice (și ai altor parametri geotehnici) și de utilizarea acesteia pentru
modelarea interacțiunilor dintre apa subterană și diferitele lucrări subterane (tuneluri, pereţi
îngropaţi, fundaţii, etc.) din zona pilot aleasă.
6
3 DETERMINAREA CARACTERISTICILOR HIDRAULICE ALE
PĂMÂNTURILOR
Valoarea conductivităţii hidraulice se determină experimental în laborator sau prin
măsurători directe pe teren. Atunci când nici una dintre aceste metode nu se poate aplcia s
erecurge la metode empirice. Conductivitatea hidraulică poate varia mult în cadrul aceluiași
strat acvifer și, cu atât mai mult, între diferite strațe acvifere. De aceea nu se pot prelua valori
de la strate apreciate ca „similare“ pe baza aspectului (vizual) sau a porozității sau
granulozității, ci permeabilitatea trebuie determinată pentru fiecare strat în parte. Acest
parametru este foarte sensibil la metoda de determinare.
3.1 Metode de determinare în laborator
În acest capitol sunt descrise încercările curente de laborator pentru determinarea
conductivității hidraulice pe probe saturate.
Aparatele folosite în acest caz sunt denumite generic permeametre, şi anume permeametre
cu pereți rigizi, permeametre cu pereți flexibili, permeametre fără efort normal, permeametre
cu efort normal, permeametre cu sarcină (nivel) constant şi permeametre cu sarcină (nivel)
variabil.
3.2 Metode de determinare pe teren
Metodele folosite în teren pentru determinarea conductivităţii hidraulice sunt: pompări
experimentale în regim permanent, măsurarea vitezei de curgere cu ajutorul trasorilor, metoda
determinării in sondaj, metoda piezometrului, metoda piezoconului CPT, metoda turnării
experimentale (Boldârev - Nesterov), metoda liniei de dren, metoda Lefranc şi metoda
Brillant.
3.3 Metode de determinare prin metode empirice
Atunci când încercările de teren sau laborator nu pot fi realizate se pot utiliza relații
empirice. Aceste ecuații sunt limitate și au o anumită incertitudine. .
Aceste ecuații empirice între parametrul permeabilitate și distribuția particulelor au fost
studiate de mai mulți cercetători. In teză sunt prezentate principalele corelaţii din literatură
pentru pământuri coezive şi necoezive
3.4. Criterii de alegere a metodei de determinare a conductivității hidraulice
Atunci când este vorba despre determinarea permeabilității unui pământ mai multe
întrebări pot fi puse (Chossat, 2005):
- care este natura parametrului ce trebuie măsurat?
- cum trebuie măsurat – în laborator, pe teren?
- ce durată va avea determinarea?
- unde trebuie realizata măsurătoarea?
- câte determinări trebuie realizate pentru a obține o valoare reprezentativă?
- de ce mijloace se dispune?
In teză se prezintă unele aspecte legate de alegerea corectă a metodelor de determinare a
conductivităţii hidraulice, se face o analiză a principalelor metode şi se prezintă metodele
uzuale din România.
3.5 Program experimental pentru stabilirea caracteristicilor hidraulice ale pământurilor
din zona București
În cadrul platformei de gestiune a mediului sedimentar din zona București – SIMPA,
una dintre etapele importante o reprezintă corecta caracterizare a straturilor geologice prin
7
parametrii hidrogeologici și geotehnici. În acest scop s-au utilizat date de arhivă şi s-au
realizat studii referitoare în special la caracterizarea din punct de vedere al coeficientului de
permeabilitate, știut fiind că acesta este un parametru foarte sensibil și că diferitele metode de
determinare duc la rezultate foarte diverse. Pe baza acestor studii se va putea atribui o valoare
corectă a coeficientului permeabilitate pentru fiecare strat.
Din zona municipiului București au fost alese câteva amplasamente care au fost investigate
mai detaliat şi anume: zona Complexului de Laboratoare Colentina (str. Răscoalei 5, sector 2),