(sec-alu-cauze)= # Cauzele alunecărilor de teren ````{admonition} Intuiție :class: tip ```{include} ../casete/08_alunecari/alu_cauze.md ``` ```` (sec-alu-mecanism)= ## Mecanismul: rezistență la forfecare și eforturi mobilizate Orice deplasare în masă prin forfecare se produce atunci când, pe o suprafață din interiorul versantului, efortul tangențial mobilizat de greutatea masei și de încărcările exterioare, $\tau$, atinge rezistența la forfecare disponibilă a terenului, $\tau_f$. Raportul dintre cele două mărimi definește **factorul de siguranță** (sau de stabilitate): $$ F = \frac{\tau_f}{\tau}, $$ (eq-alu-fs) ruperea corespunzând condiției $F = 1$. Rezistența la forfecare a pământurilor este descrisă prin criteriul Mohr–Coulomb în eforturi efective: $$ \tau_f = c' + (\sigma - u)\tan\varphi' = c' + \sigma'\tan\varphi', $$ (eq-alu-mohr) în care $c'$ este coeziunea efectivă, $\varphi'$ unghiul de frecare interioară efectiv, $\sigma$ efortul normal total pe suprafața de alunecare și $u$ presiunea apei din pori {cite:p}`StanciuLungu2006`. Relația {eq}`eq-alu-mohr` arată că stabilitatea unui versant depinde de trei grupe de mărimi: parametrii de rezistență $c'$ și $\varphi'$, eforturile totale (geometria versantului și încărcările) și presiunea apei din pori. {cite:t}`Terzaghi1950` a împărțit, în consecință, cauzele alunecărilor în **cauze externe**, care măresc efortul tangențial mobilizat (creșterea înclinării sau a înălțimii pantei, încărcări la partea superioară, șocuri seismice), și **cauze interne**, care reduc rezistența la forfecare (creșterea presiunii apei din pori, alterarea, umflarea argilelor, dizolvarea cimentului dintre particule), fără ca geometria versantului să se modifice. Rolul apei este determinant ({numref}`Figura %s `). Ridicarea nivelului freatic cu înălțimea $h_w$ deasupra suprafeței de alunecare produce o presiune a apei din pori $u = \gamma_w h_w$ care reduce efortul efectiv normal și, prin aceasta, componenta de frecare a rezistenței, fără a modifica sensibil efortul tangențial mobilizat. Pentru un versant infinit, cu panta $\beta$, alcătuit dintr-un pământ necoeziv cu greutatea volumică saturată $\gamma_{sat}$, cu curgere paralelă cu panta și nivelul apei la suprafață, factorul de siguranță devine $$ F = \frac{\gamma'}{\gamma_{sat}}\cdot\frac{\tan\varphi'}{\tan\beta}, $$ (eq-alu-infinit) în care $\gamma' = \gamma_{sat} - \gamma_w$ este greutatea volumică submersată; deoarece $\gamma'/\gamma_{sat} \approx 0{,}5$, saturarea completă înjumătățește factorul de siguranță față de versantul uscat {cite:p}`Duncan2014`. Acesta este motivul pentru care majoritatea alunecărilor se declanșează după perioade ploioase prelungite sau la topirea zăpezii. ```{figure} ../figures/svg/alu-apa.svg :name: fig-alu-apa :width: 100% Rolul presiunii apei din pori: (a) ridicarea nivelului freatic după ploi mărește înălțimea piezometrică $h_w$ și presiunea $u$ în punctul $P$ de pe suprafața de alunecare; (b) în diagrama $\tau$–$\sigma'$, creșterea lui $u$ deplasează starea de eforturi spre stânga, la efort tangențial mobilizat constant, reducând rezistența disponibilă și factorul de siguranță. ``` Un al doilea mecanism intern, esențial pentru înțelegerea alunecărilor vechi, este scăderea rezistenței la forfecare a argilelor de la valoarea de vârf la **rezistența reziduală**. {cite:t}`Skempton1985` a arătat, pe baza retro-analizei unor alunecări din argilele Angliei și a încercărilor de forfecare cu deplasări mari, că după deplasări de ordinul a câțiva decimetri pe o suprafață de forfecare particulele lamelare de minerale argiloase se orientează paralel cu suprafața, iar unghiul de frecare scade la valoarea reziduală $\varphi'_r$, cu coeziunea practic nulă. Scăderea este cu atât mai pronunțată cu cât fracțiunea argiloasă și proporția de minerale argiloase cu foițe (illit, montmorillonit) sunt mai mari; pentru argilele foarte plastice, $\varphi'_r$ poate fi mai mic de o treime din $\varphi'$ de vârf. Consecința practică este că o alunecare veche, chiar inactivă de secole, păstrează pe suprafața de alunecare numai rezistența reziduală și poate fi reactivată de perturbări mult mai mici decât cele necesare producerii unei alunecări noi. Din acest motiv, analiza stabilității versanților cu alunecări preexistente se face cu parametrii reziduali, determinați prin încercări de forfecare directă cu inversarea sensului sau prin forfecare inelară {cite:p}`Duncan2014`. (sec-alu-predispozanti)= ## Factori predispozanți Factorii predispozanți (sau pregătitori) sunt caracteristici permanente ale versantului care îl fac susceptibil la deplasări în masă; ei nu declanșează alunecarea, dar determină unde și în ce formă aceasta se poate produce. *Litologia.* Cele mai susceptibile sunt pământurile și rocile cu rezistență la forfecare redusă sau care o pierd ușor la contactul cu apa: argilele și argilele marnoase (mai ales cele cu plasticitate ridicată și cu minerale expandabile), marnele, care se dezagregă rapid prin alternanțe de umezire–uscare, flișul, alcătuit din alternanțe ritmice de gresii, marne și argile, în care stratele argiloase constituie suprafețe de alunecare preformate, depozitele deluviale și coluviale neconsolidate, precum și loessul, care își pierde brusc structura la umezire și favorizează prăbușirile de mal și împrăștierile laterale. Rocile caracteristice acestor pământuri sunt prezentate în {numref}`Secțiunea %s `. *Structura geologică.* Orientarea suprafețelor de stratificație și a discontinuităților față de versant este hotărâtoare ({numref}`Secțiunea %s `). Stratele înclinate spre vale (*conforme cu versantul*), cu unghi de înclinare mai mic decât panta, formează versanți structurali susceptibili la alunecări translaționale pe intercalațiile argiloase; stratele înclinate spre interiorul versantului favorizează în schimb răsturnările. Faliile, zonele de breccie tectonică și sistemele de diaclaze ({numref}`Secțiunea %s `) constituie căi de circulație a apei și suprafețe de rezistență redusă. *Relieful.* Înălțimea și înclinarea versantului determină mărimea eforturilor tangențiale; versanții concavi în plan concentrează apa de infiltrare, iar cei situați în lungul malurilor concave ale râurilor sunt subminați continuu prin eroziune. Prezența unor alunecări vechi, recunoscute după relieful vălurit, cu contrapante, râpe estompate și microdepresiuni cu exces de umiditate, este cel mai sigur indiciu al susceptibilității. *Hidrogeologia.* Nivelul apei subterane și regimul său de variație, prezența unor orizonturi acvifere suspendate deasupra stratelor argiloase, izvoarele și zonele de descărcare de pe versant, precum și circulația apei pe discontinuități controlează presiunea apei din pori pe potențiala suprafață de alunecare ({numref}`Secțiunea %s `). *Alterarea și vegetația.* Alterarea reduce progresiv rezistența rocilor și produce coperta de deluviu; vegetația forestieră stabilizează versanții prin armarea stratului superficial cu rădăcini și prin consumul apei din teren, astfel încât despăduririle măresc semnificativ frecvența alunecărilor superficiale. (sec-alu-declansatori)= ## Factori declanșatori Factorii declanșatori sunt evenimente sau intervenții care modifică rapid echilibrul, aducând factorul de siguranță sub unitate: - **precipitațiile abundente și topirea zăpezii**, care ridică nivelul freatic și presiunea apei din pori; pentru alunecările superficiale contează intensitatea ploii, pentru cele profunde – cantitatea cumulată pe săptămâni sau luni; - **cutremurele**, care adaugă forțe de inerție și pot produce lichefierea stratelor nisipoase saturate sau reducerea rezistenței argilelor sensibile; efectele seismice asupra versanților și metodele de analiză pseudo-statică și în deplasări sunt tratate în {numref}`Secțiunea %s `; - **eroziunea malurilor și excavațiile la piciorul versantului** (albii de râuri, debleuri de drumuri și căi ferate, cariere), care îndepărtează masa de rezemare; - **încărcările la partea superioară** (umpluturi, halde, construcții grele), care măresc efortul tangențial mobilizat; - **modificarea regimului apelor** prin umplerea lacurilor de acumulare (care saturează versanții și, la golirea rapidă, lasă în masiv presiuni ale apei neechilibrate), pierderi din rețelele de apă și canalizare, irigații sau obturarea drenajelor naturale; - **despăduririle, incendiile de vegetație și vibrațiile** produse de trafic sau explozii. În majoritatea cazurilor concrete acționează simultan mai mulți factori: o excavație la piciorul unui versant cu alunecare latentă, urmată de o toamnă ploioasă, este o combinație tipică în practica românească. ::::{admonition} Alunecările de teren și construcțiile :class: important Costurile produse de alunecări construcțiilor rezultă rareori din evenimente spectaculoase; cel mai adesea ele provin din deplasări lente, ignorate la proiectare, care distrug progresiv drumuri, conducte și fundații. Studiul geotehnic pentru un amplasament în pantă trebuie să răspundă explicit la trei întrebări: (1) există pe amplasament sau în vecinătate o alunecare veche, chiar inactivă? – răspunsul se obține din cartarea geomorfologică, din hărțile de hazard și din foraje; (2) cum modifică lucrarea proiectată echilibrul versantului? – excavațiile la picior și încărcările la partea superioară sunt cele mai frecvente cauze antropice; (3) care este regimul apei subterane și cum poate fi el controlat? Normativul NP 074-2022 {cite:p}`NP074-2022` consideră terenurile în pantă cu potențial de alunecare terenuri dificile, cu punctajul maxim la factorul „condiții de teren” ({numref}`Secțiunea %s `), și prevede pentru ele studiul geotehnic și de stabilitate, cu investigații extinse și analize de stabilitate. ::::