4.6. Exerciții

Exercițiu 4.1

Explicați diferența dintre comportarea elastică, plastică și fragilă a rocilor și arătați cum influențează presiunea de confinare, temperatura și viteza de deformare tipul de deformare. Ce structuri tectonice rezultă din fiecare tip de comportare?

Soluția pentru Exercițiu 4.1

• Elastic: deformația dispare la descărcare. În scoarță, energia elastică acumulată pe falii blocate este cea eliberată la cutremure.

• Plastic (ductil): deformație permanentă, fără rupere → cute, șistozitate.

• Fragil (casant): roca se rupe după deformații mici → diaclaze, fisuri, falii.

Presiunea de confinare și temperatura mari (adâncime) favorizează comportarea ductilă; viteza mare de deformare favorizează ruperea fragilă. Contează și roca: sarea, argilele și marnele curg ușor, cuarțitele și granitele se rup.

Exercițiu 4.2

Un strat are poziția 240/40. Care este azimutul direcției lui? Ce grosime aparentă va avea, într-un foraj vertical, dacă grosimea reală este 3 m? Cum s-ar nota aceeași poziție în sistemul cadranelor?

Soluția pentru Exercițiu 4.2

Direcția este perpendiculară pe sensul de înclinare: \(240^\circ - 90^\circ = 150^\circ\) (sau \(330^\circ\)).

Grosimea aparentă într-un foraj vertical: \(d_v = d/\cos\alpha = 3/\cos 40^\circ = 3/0{,}766 \approx 3{,}9\) m.

În sistemul cadranelor: direcția N30°V (echivalent S30°E), înclinarea 40° spre SV, adică N30°V/40°SV.

Exercițiu 4.3

Definiți elementele unei cute și explicați deosebirea dintre anticlinal și antiformă. Cum se recunoaște, într-o secțiune, o cută răsturnată?

Soluția pentru Exercițiu 4.3

Elementele: flancurile, șarniera (zona de curbură maximă), axa, planul axial, nucleul, amplitudinea și lungimea de undă. Anticlinalul este o cută cu convexitatea în sus care are în nucleu stratele cele mai vechi, deci definirea lui cere cunoașterea vârstei; antiforma este termenul pur geometric (convexă în sus), folosit când vârsta stratelor nu se cunoaște. O cută răsturnată se recunoaște prin aceea că ambele flancuri înclină în același sens: unul dintre ele a trecut de verticală, iar în el succesiunea stratelor este inversată.

Exercițiu 4.4

De ce zona de șarnieră a unui anticlinal este defavorabilă pentru bolta unui tunel, iar nucleul unui sinclinal ridică probleme hidrogeologice?

Soluția pentru Exercițiu 4.4

În șarniera unui anticlinal stratele au fost întinse la exteriorul curburii: sunt fisurate, cu fisuri deschise, iar blocurile se desprind ușor din boltă; în plus, zona este mai permeabilă. Stratele, așezate ele însele în boltă, descarcă totuși o parte din presiune spre flancuri. Într-un sinclinal stratele înclină spre excavație, deci presiunile pe susținere sunt mai mari, iar forma de „albie” adună apa subterană în nucleu: tunelul întâlnește afluxuri mari și presiuni ridicate ale apei.

Exercițiu 4.5

Enumerați parametrii prin care se descrie o discontinuitate conform SR EN ISO 14689 și explicați cum influențează persistența, rugozitatea și umplutura rezistența la forfecare a discontinuității.

Soluția pentru Exercițiu 4.5

Tipul și orientarea; spațierea; persistența; rugozitatea; deschiderea; umplutura; alterarea pereților; prezența apei (plus numărul de familii și mărimea blocurilor).

• Persistența: o discontinuitate continuă poate deveni suprafață de alunecare pentru tot versantul; una întreruptă de „punți de rocă” intactă rezistă mult mai bine.

• Rugozitatea: asperitățile obligă pereții să se depărteze sau să se foarfece pentru a aluneca, ceea ce adaugă rezistență peste frecarea de bază.

• Umplutura: dacă este argiloasă și mai groasă decât asperitățile, pereții nu se mai ating, iar rezistența coboară la cea a umpluturii.

Exercițiu 4.6

O carotă de 1,50 m lungime conține bucăți intacte de 32, 8, 15, 6, 41, 12, 9 și 22 cm, restul fiind material sfărâmat. Calculați RQD și încadrați calitatea masivului.

Soluția pentru Exercițiu 4.6

Se adună numai bucățile de cel puțin 10 cm: \(32 + 15 + 41 + 12 + 22 = 122\) cm.

\(\mathrm{RQD} = 122/150 = 81\,\%\) → masiv de calitate bună (75–90 %).

Exercițiu 4.7

Desenați o falie normală și una inversă, marcând acoperișul, culcușul, săritura verticală, orizontală și totală; precizați regimul de tensiuni (orientarea \(\sigma_1\)) în care se formează fiecare. Prin ce se deosebește o încălecare de o falie inversă obișnuită și ce este o pânză tectonică?

Soluția pentru Exercițiu 4.7

• Falie normală: acoperișul (compartimentul de deasupra planului de falie) coboară față de culcuș; se formează în extensie, cu \(\sigma_1\) vertical.

• Falie inversă: acoperișul urcă peste culcuș; se formează în compresiune, cu \(\sigma_1\) orizontal și \(\sigma_3\) vertical.

Săritura totală se măsoară pe planul faliei; componentele ei sunt săritura verticală și cea orizontală. Încălecarea este o falie inversă cu înclinare mică (sub circa 30°), pe care acoperișul este împins pe kilometri. Când deplasarea ajunge la zeci de kilometri, pe o suprafață aproape orizontală, masa deplasată este o pânză tectonică (alohton peste autohton).

Exercițiu 4.8

Ce este o falie activă și ce dovezi de teren indică activitatea ei? Dați exemple de falii crustale majore din România și explicați de ce identificarea zonelor de forfecare este obligatorie la proiectarea unui baraj sau a unui tunel, folosind cazul barajului Malpasset.

Soluția pentru Exercițiu 4.8

Falie activă: s-a deplasat în trecutul geologic recent și poate produce din nou deplasări și cutremure; curent se consideră active faliile cu mișcări în Holocen (ultimii circa 11 700 de ani), iar pentru obiective cu risc ridicat intervalul se extinde la Cuaternar. Dovezi: depozite cuaternare, terase sau forme de relief recente deplasate, escarpamente proaspete, alinieri de epicentre crustale, deformații măsurate geodezic.

Falii crustale majore din România: Intramoesică, Peceneaga–Camena, Sfântu Gheorghe, Capidava–Ovidiu, falia Trotușului.

La Malpasset (1959), o falie din versantul stâng și foliația gnaisului delimitau un bloc de rocă sub baraj; sub sarcina arcului, gnaisul comprimat a devenit mai puțin permeabil, presiunea apei sub bloc a crescut până aproape de cea a lacului, iar blocul a alunecat pe falie, la prima umplere. Barajul în sine nu a cedat; a cedat fundația, după o structură neidentificată. De aceea căutarea zonelor de forfecare este obligatorie.

Exercițiu 4.9

Prin ce se deosebește, în teren, o cută de alunecare sinsedimentară (slump) sau o cută enterolitică de o cută tectonică? De ce contează această deosebire la interpretarea unui front de excavație?

Soluția pentru Exercițiu 4.9

O cută de alunecare este cuprinsă între strate nedeformate, deasupra și dedesubt, are forme dezordonate și vergența în sensul vechii pante. O cută enterolitică apare numai în stratele de anhidrit sau de gips, la scară de decimetri până la câțiva metri, în timp ce stratele vecine rămân plane. O cută tectonică afectează toată stiva de strate, are orientare constantă și se continuă în adâncime și lateral.

Deosebirea contează pentru că o cută netectonică nu spune nimic despre poziția stratelor din restul amplasamentului: dacă extrapolezi înclinările măsurate pe ea, desenezi o secțiune greșită. În plus, cutele enterolitice semnalează prezența anhidritului și a gipsului, deci risc de umflare și de dizolvare.