Tema de investigare geotehnică a fost propusă de Client și a fost detaliată de Elaboratorul Studiului Geotehnic – Popp & Asociații Inginerie Geotehnică SRL conform normelor în vigoare și adaptată, după caz, în urma analizei datelor obținute pe parcursul desfășurării lucrărilor, de comun acord cu Clientul.

Investigațiile geotehnice au cuprins:

–    Etapa 1 (finalizată): Studiu Geotehnic pentru proiectarea a 10 turbine eoliene, a drumurilor de exploatare și a substației de transformare, inclusiv autorizarea lucrărilor de construire;

În cadrul Etapei 1, s-a prevăzut câte un foraj geotehnic de 45 m adâncime pe locațiile a 10 dintre cele 26 turbine eoliene, un foraj geotehnic de 15 m adâncime pe locația substației de transformare și 9 sondaje pe locații reprezentative pentru proiectarea drumurilor de exploatare. Pentru 6 dintre forajele geotehnice s-a prevăzut, suplimentar, echiparea piezometrică pentru a realiza măsurători repetate ale nivelului apei care a fost identificat la adâncimi relativ mici față de cota terenului natural.

–    Etapa 2: Studiu Geotehnic – completare investigații de teren realizate în Etapa 1 cu câte un foraj geotehnic de 45 m adâncime pe locațiile celorlalte 16 turbine pentru proiectarea fundațiilor tuturor turbinelor.

Deoarece la începerea lucrărilor s-a constatat că pe amplasamentul investigat se desfășoară activități de detonare proiectile/ muniție, pentru reducerea riscurilor s-a comandat un Studiu de detecție a posibilei muniții îngropate, în patru locații de investigare. În urma studiului s-au identificat posibile obiecte metalice îngropate (la adâncimi mici) și s-au poziționat investigațiile în teren reducând riscul de accidentare al echipei aflate în teren.

Forajele geotehnice au fost executate în sistem rotativ mecanizat, cu prelevare de probe netulburate din straturile coezive și probe tulburate din straturile necoezive sau slab coezive.

De asemenea, pentru straturile necoezive sau slab coezive, unde nu este posibilă prelevarea probelor netulburate, s-au executat încercări de penetrare dinamică standard (SPT) în forajele geotehnice.

În cadrul fiecărui foraj s-au realizat măsurători ale nivelului apei subterane în timpul forajului și după atingerea adâncimii finale și au fost prelevate probe de apă, dar și probe de pământ, în vederea realizării analizelor chimice de agresivitate asupra betoanelor.

Din sondajele de dezvelire s-au prelevat probe tulburate, care au fost supuse încercărilor de laborator pentru determinarea caracteristicilor fizice (de identificare) și chimice ale pământurilor, dar și pentru determinarea parametrilor de compactare și pentru determinarea capacității portante a patului drumului (indicele californian de capacitate portantă – CBR).

Stratificația generală determinată pe baza investigațiilor in situ și în laborator, este descrisă în continuare, cu mențiunea că, atât cotele straturilor, cât și unele proprietăți ale acestora, variază de la un foraj la altul, iar la proiectarea fiecărei construcții (turbină eoliană/ stație de transformare) se va ține cont de litologia identificată pe locația respectivă, analizând inclusiv condițiile locale rezultate în investigațiile realizate pe fiecare locație:

• 0,00-0,15/0,5m: Pământ vegetal;
• 0,15/0,5…4,7/7,6m: Orizont 1 coeziv – argilă cu plasticitate mare la foarte mare, cafeniu-cenușie, local negricioasă, cu conținut mediu de materie organică, consistent-vârtoasă (1a) și argilă/argilă nisipoasă cu plasticitate medie la mare, cenușie/cafenie, consistent-vârtoasă (1b);
• 4,7/7,6…6,1/9,1m: Orizont 2 necoeziv – nisip cu pietriș, cafeniu/cenușiu, îndesat și foarte îndesat;
• 6,1/9,1…18,2/19,4m: Orizont 3 coeziv – argilă/argilă nisipoasă, cenușie, cu plasticitate medie la foarte mare, vârtoasă cu intercalație la adâncimea de 10…14m de nisip prăfos/ argilos/ nisip, cafeniu/ cenușiu, mediu îndesat/îndesat;
• 18,2/19,4… 45,0m: Alternanțe de orizonturi necoezive de nisip prăfos la nisip argilos/ nisip neuniform la nisip discontinuu, îndesat, cenușiu și orizonturi coezive de argilă/ argilă nisipoasă, cenușie, consistent-vârtoasă.

Nivelul hidrostatic a fost interceptat la adâncimi de ‑4,3m … -6,9m, stabilizându-se la adâncimi de – 1,2m … -2,4m față de cota terenului natural.

Orizontul coeziv din suprafață, până la adâncimea de 4 m (strat 1a), se încadrează, în general, în categoria pământurilor puțin active/cu activitate medie în raport cu apa, iar local, într-unul dintre  foraje, se încadrează în categoria pământurilor active în raport cu apa.

Pământul din suprafață se încadrează ca fiind slab organic (conținutul de materii organice din masa uscată este de la 2% la 6%) și, pe unele locații, ca mediu organic (conținutul în de materii organice din masa uscată este de la 6% la 20%), chiar până la adâncimi de circa 5-6m.

Prin urmare, stratul coeziv din suprafață (Orizontul 1), prezent la cota de fundare, estimată la aproximativ -3m față de cota terenului natural, se încadrează în categoria terenurilor medii-dificile de fundare – pământuri cu conținut mediu de materii organice și/sau cu activitate medie în raport cu apa.

Utilizând rezultatele testelor de penetrare dinamică standard în foraj (SPT), s-a realizat o evaluare preliminară a potențialul de lichefiere a straturilor necoezive saturate din amplasament [8]. O parte dintre locațiile investigate s-au încadrat ca susceptibile la lichefiere, în timp ce în alte locații – aparent – există o rezervă de siguranță la apariția fenomenului de lichefiere. Totuși, având în vedere zona de hazard seismic ridicat, dar și pentru încadrarea corespunzătoare în clasele de teren, se prevede necesar un studiu de microzonare seismică, inclusiv pentru evaluarea potențialului de lichefiere.

Lucrarea analizată a fost încadrată în categoria geotehnică 2 – risc geotehnic moderat.

Pentru proiectarea preliminară a fundațiilor turbinelor eoliene au fost puse la dispoziție documente privind încărcările, dimensiunile estimate ale fundațiilor, coeficienți de siguranță impuși de către producător, precum și limite ale tasărilor diferențiale (s-a impus o tasare diferențială admisibilă de 3 mm/m).

Având în vedere caracteristicile stratului 1a prezent la cota de fundare, care a prezentat în mai multe foraje un conținut mediu de materie organică și/sau activitate medie în raport cu apa, fundarea directă în suprafață nu este posibilă. Prin urmare, s-a optat pentru fundarea în adâncime (indirectă) cu transmiterea integrală a încărcărilor la piloți (fără considerarea rezemării pe terenul natural care poate înregistra tasări suplimentare din descompunerea materiei organice).

Astfel, pentru structurile turbinelor eoliene, s-a analizat fundarea pe piloți flotanți a căror capacitate a fost calculată urmând principiile normelor, completate de cerințele formulate de Client.

S-au analizat mai multe opțiuni privind numărul și lungimea piloților, pentru un bloc de fundare cu diametrul de 26,5 m fundat la -3 m adâncime. Pentru scopul comparației în această fază, s-a menținut diametrul piloților de 1,2 m și tehnologia de forare cu tubaj recuperabil.

Pentru proiectarea preliminară a piloților s-au utilizat următoare metode de calcul:

– metoda efortului efectiv (beta), pentru determinarea capacității portante verticale a piloților;

– metoda p-y, pentru determinarea capacității portante orizontale a piloților;

– metoda analitică pentru calculul tasărilor grupului de piloți și a unui pilot izolat.

Pentru calculul fundației pe piloți, respectiv pentru estimarea capacității portante a unui pilot izolat, dar și a distribuției sarcinilor de la fundație la piloți a fost utilizat software-ul GEO 5 – modulul „Pile” împreună cu modulul „Pile group”, versiunea 2022.

Conform cerințelor Clientului, s-au utilizat următoarele de metode de verificare:

• metoda coeficienților parțiali de siguranță (MCPS), în care s-au utilizat încărcările factorizate furnizate și coeficienți parțiali aplicați rezistențelor.
• metoda coeficientului global de siguranță (MCGS), în care s-au utilizat încărcările nefactorizate furnizate și coeficienți globali de siguranță aplicați rezistențelor.

În ambele metode, valorile coeficienților de siguranță sunt superioare valorilor din legislația în vigoare din România.

Având în vedere tasarea suplimentară datorată descompunerii materiei organice, estimată a fi circa 8,5 cm pe baza conținutului de materie organică, s-a luat în considerare și frecarea negativă care se poate mobiliza pe grosimea stratului 1a.

Analiza tasărilor fundației pilotate s-a efectuat prin metoda analitică, ținând cont de modulul de deformație al terenului și limitând zona activă la zona în care efortul este mai mare de 10% din efortul geologic.

Tasările rezultate pentru fundația proiectată la cerințele Clientului, sunt:

• tasarea totală a grupului de piloți – 46 mm;
• tasarea relativă/diferențială a fundației – 0,3 mm/m;

Suplimentar, pentru comparație, s-a realizat și o predimensionare a fundației pe piloți pe baza metodei prescriptive din norma românească, urmând respectarea cerinței privind tasarea diferențială admisibilă.