Fiind cel mai raspandit material de constructie, pamantul a fost folosit de oameni, inca din cele mai vechi timpuri. Cunostintele elementare despre proprietatile acestuia corespundeau stadiului primitiv de dezvoltare a economiei.

Ele erau dobandite prin experienta utilizarii pamanturilor in taluze inclinate pentru movile funerare, ca suport pentru bustenii din care erau realizate puntile de trecere peste rape, viroage si cursuri de apa, ca mediu de asezare a adaposturilor sub forma de caverne, etc. Omul neolititc isi dadea seama de posibilitatea infigerii bustenilor de lemn in pamantul de pe fundul lacurilor si trebuia sa posede anumite cunostinte despre portanta si stabilitatea acestor proto-piloti pe care isi construiau locuintele lacustre.

Trecerea pe o treapta superioara a economiei insotita de largirea considerabila a activitatii de constructii, era legata in mod inevitabil adancirea cunostintelor despre comportarea maselor straturilor de pamant.

Marile asezari urbane ale antichitatii, dezvoltarea transportului de incarcaturi intre asezarile omenesti, dirijarea apelor in cadrul sistemelor de irigatii, alimentare cu apa sau de asezare impotriva inundatiilor, lucrarile de fortificatii sau drumurile strategice au fost posibile prin rezolvarea satisfacatoare a unui sir intreg de probleme, dintre care, cele mai complicate ca tehnicitate, erau cele geotehnice.

Cercetarile arata insa in legatura cu aceasta ca constructorii antici dispuneau numai de putine cunostinte despre fundatii. Cand o constructie inregistra tasari sau degradari excesive, atunci aceasta era demolata iar daramaturile erau folosite ca teren de fundatie pentru noua constructie.

In marile orase ale vechilor civilizatii au fost executate multe constructii mari, la care problemele de fundatie sunt asemanatoare cu cele ale marilor orase contemporane. Piramidele Egiptului, templele din Babilon, marele zid chinezesc, drumurile si apeductele romane au ridicat toate probleme deoasebite de fundare. Fata de varietatea si complexitatea caracteristicilor pamantului putem afirma ca nu putine probleme ale artei constructiilor vremurilor preistorice au reclamat atat atentie, originalitate si eforturi creatoare, ca cele ridicate de fundarea constructiilor.

Aceasta problema va fi solutionata, pana in cele mai noi timpuri, exclusiv empiric. Posibilitatea producerii degradarilor sau chiar si o prabusire erau luate in seama. Conditia prealabila a succesului era intuitia, care din pacate nu este transmisibila ereditar. Din aceasta cauza progresul era incet si periodic. Dependenta dintre cauza si efect ramanea ascunsa. In evul mediu fundatiile erau nu o singura data considerate ca o parte speciala a constructiilor; partea inferioara a fiecarui zid era zidita prin traditie la 1.0m pana la 2.0m adancime . Daca terenul de fundatie nu prezenta incredere, atunci erau batuti piloti.

Cu peste doua milenii inaintea erei noastre, in China antica, Babilon si Egipt, se executau constructii monumente,precum si diguri, canale de pamant, care necesitau cunostinte referitoare la comportarea pamanturilor ca teren de fundatie sau ca material de constructie. Este de remarcat ca inca din acea vreme era recunoscuta datoria constuctorilor (constructorului) de a realiza constructii rezistente si Codul lui Hammurabi prevedea pedepse severe pentru incalcarea acestei obligatii. In timpurile cele mai vechi ale antichitatii, anumite populatii din Asia, ce locuiau in zone mlastinoase, consolidau terenul cu ajutorul tijelor de bambus uscat, infipte unele langa altele. Acest procedeu foarte vechi de imbunatatire a pamantului a fost reluat mai tarziu si in Europa. Tot din timpurile foarte vechi ale antichitatii dateaza si forajul cu percutie; astfel in China se fora terenul pana la adancimi de cateva sute de metri cu ajutorul unor foreze primitive din tija de bambus.

In Grecia si in special in Roma antica s-au executat diferite constructii grandioase (poduri, drumuri, apeducte, arene) care faceau necesara executarea unor fundatii capabile sa suporte sarcini mari. De asemenea este cunoscuta trainicia lucrarilor de drumuri executate de romani, din care unele se mai pastreaza si in zilele noastre. Tot din acel timp dateaza si prima lucrare cunoscuta in care se expun principii de fundare; este vorba de „De architectura libri decem” (zece lucrari de arhitectura).a constructorului roman Vitruviu, in care se prezinta printre altele modul de realizare a batardourilor și lucrari de epuizment. De altfel, sapaturile arheologice au aratat ca fundatiile unei piramide construite cu 2000 ani i.e.n. arau realizate din chesoane deschise. Constructorii din antichitate atacau de asemenea problemele constructiilor portuare s.a.

Catedralele din piatra ale Evului Mediu sunt o marturiea intuitiei si indemanarii constructorilor din acele vremuri; stimuland constructia de mari catedrale si cu scopuri militar de aparare a oraselor si castelelor feudale (desi din punct de vedere al cunostintelor stiintifice si tehnice constructorii din Evul Mediu nu erau mai avansati ca Vitruviu).

Odata cu dezvoltarea societatii omenesti, in epoca moderna, mumarul constructiilor a crescut si amplasarea lor a trebuit facuta si in zone in care terenurile de fundatie nu erau dintre cele mai favorabile. Tocmai aceasta situatie a nascut necesitatea unei abordari stiintifice a problemelor privind fundatiile si constructiile de pamant ai a condus la elaborarea mecanicei pamanturilor.

In dezvoltarea acestei discipline pot fi distinse urmatoarele trei etape (perioade): prima, de la inceputul secolului al 17-a si pana in deceniul al treilea al secolului 20, a doua, asa-zisa a mecaneicii clasice a pamanturilor, de la aparitia lucrarii de baza a lui K.Terzaghi (1925) si pana dupa al doilea razboi mondial si a treia perioada care se desfasoara in momentul de fata, in care, pe baza unor cercetari foarte simple, efectuate cu o aparatura perfectionata se cauta raspunsuri la anumite problem carora mecanica pamanturilor clasica nu le-a putut da un raspuns.

Pe la 1690 Vauban a dat niste reguli empirice pentru proiectarea zidurilor de sprijin; studii inspirate privind aceasta problema au continuat in Franta in cursul sec. al 18-lea, care au culminat cu teoria lui Coulomb privind impingerea pamantului (1773), care cu anumite perfectionari ulterioare (Poncelet 1840, Rebhan 1871) este folosita si astazi in proiectare. Coulomb a formulat si legea de variatie a rezistentei la taiere a pamanturilor cu efortul normal aplicat.

Dezvoltarea cailor de comunicatii de la sfarsitul sec.18 si din se.19 a constituit un impuls pentru rezolvarea unor probleme ridicate de practica. Astfel, in 1846 Collin a publicat o lucrare remarcabila in care pe baza de observatii si incercari de laborator este analizata problema stabilitatii taluzurilor din argile.

In 1850 inginerul militar Pauker, in legatura cu constructia fortificatiilor din Kronstadt (Rusia), stabileste o relatie, care pune in evidenta influenta adancimii de fundare asupra capacitatii portante a terenurilor nisipoase.

Studiind problema alimentarii cu apa din pututri a orasului Dijon, Darcy (1856) a ajuns sa formuleze legea de miscare a apei in nisipurile saturate, care sta si astazi la baza hidraulicei subterane.

In 1857 Rankine , reluand problema determinarii impingerii active a pamantului, foloseste, pentru prima data principiul starilor limita de tensiune, ceea ce a deschis o noua cale de cercetare a conditiilor de cedare a pamantului sub actiunea solicitarilor.

In 1885, Boussinesq, care luca in domeniul elasticitatii, a rezolvat problema repartitiei eforturilor si deformatiilor intr-un semispatiu elastic, omogen si izotop, la suprafata caruia actioneaza o forta concentrata, iar in 1892, Flamant, a rezolvat problema plana a distributiei eforturilor.

In 1889 profesorul V.I.Kurdiumov a publicat lucrarea “ Despre rezistenta terenului de fundatie natural” in care se analizeaza caracterul cedarii pamanturilor de sub fundatii.

Metodele de calcul date pana la sfarsitul secolului 19, desi remarcabile, reprezentau doar incerecari disparate de a folosi instrumentul matematic pentru rezolvarea unor probleme de fundatii, plecand de la ipoteze foarte idealizate in ceea ce priveste proprietatile pamanturilor; din aceasta cauza, aplicarea acestor metode in practica intampina dificultati in legatura cu adaptarea indicilor caracteristici de indus formule.

Pentru a apropria calculul de realitate, se punea deci problema de a se adanci studiul proprietatilor pamanturilor, in vedera unei mai bune aprecieri a indicilor de calcul.

O contributie deosebita in aceasta directie au avut-o cercetarile din pedologie (stiinta solului) a carei baze au fost puse din a doua jumatate a sec.19, in special de catre Docuceaev. Facand cercetari in cederea unei mai bune caracterizari a comportarii pamanturilor coezive, Atterberg, a publicat intre 1908 si 1914 o serie de articole privind plasticitatea argilelor; incercarile propuse de el pentru determinarea limitelor de plasticitate si adaptate de K.Terzaghi pentru scopuri ingineresti, se folosesc si in ziua de astazi.

Tot din prima perioada, adica pana in 1925, dateaza unele realizari deosebite in domeniul procedeelor de fundare si imbunatatire a proprietatilor pamantului. Astfe, inca Coulomb (1779) a publicat un pamflet care il consacreaza probabil ca inventator al chesonului cu aer comprimat, desi, sasul, sas cum in cunoastem azi, a fost inventat in 1830 de Lord Cochrane. Trieger, in 1841, a fos primul care a realizat cu adevarat coborarea in cheson cu aer comprimat, dupa ce, in prealabil a experimentat pe el insusi, efectele fiziologice ale lucrului cu aer comprimat. In 1832, Berigny a inventat injectarea aluviunilor cu var hidraulic, iar in 1867, Hawkesley a introdus cimentarea la fundatia unui baraj pe roci stancoase.

Telford in 1811, a sesizat fenomenul de consolidare a argilelor si a aplicat metoda preincarcarii pentru a reduce tasarile sub o ecluza din Scotia. Pentru fundarea bisericii Sacre Coeur din Montmartre, s-au folosit in 1875 puturi de 30m adancime.

In 1833 Robert Stephenson a folosit coborarea nivelului apei subterane cu ajutorul pututrilor la tunelul Kilsby.

In 1899 inginerul A.E.Straus din Kiev, a inventat si introdus in practica pilotii executati pe loc, catre au capatat apoi o larga raspandire nu numai in Rusia, ci si in alte tari.

In primii ani de la inceputul sec.20, progresele in teoria structurii au fost atat de mari, iar crestera lucrarilor ingineresti ca numar si marime atat de inseminate, incat accidentele care se produceau erau datorate aproape exclusiv terenului. Aceasta a condus la o reinviere a interesului pentru studiul proprietatilor terenului in special in Suedia si Olanda, unde sunt foarte raspandite depozitele moi, post-glaciale. In 1913 caile ferate suedeze au infiintat o comisie de geotehnica pentru studiul alunecarilor, care a stabilit metoda factorului de siguranta pentru calculul stabilitatii taluzelor (Fellenius), iar, in 1914 a fost infiintat primul laborator de mecanica pamanturilor. S-au pus, de asemenea, la punct metode de recoltare a probelor si s-a studiat capacitatea postanta a pilotilor flotanti.

In Germania, Krey, incepand cu 1910 a studiat in legatura cu constructia canalului de la Kiel, rezistenta la taiere a pamanturilor, stabilirea taluzelor si presiunea laterala a pamanturilor.

In Austria, Forechheimer, dezvoltand o metoda de a trasa liniile de current la curgerea apei prin nisip, a adus o contributie valoroasa la proiectarea barajelor din pamant.

In aceeasi perioada, Resal si Frontard in Franta si Bell in Anglia , au studiat impingerea pamantului , aratand ca rezistenta la taiere a acestor pamanturi poate fi masurata si exprimata sub forma unei legi fizice rationale.

In anii 1914-1917, profesorul N.M. Ghersevanov ,fondatorul de mai tarziu al scolii sovietice de mecanica pamanturilor, a avut contributii remarcabile in domeniul proiectarii fundatiilor pe piloti, astfel el a elaborat o metoda de calcul a radierelor inalte pe piloti si a dat o formula de calcul a capacitatii portante a pilotilor, bazata pe rezultatelor incercarilor de batere, care se foloseste si in prezent.

Cu toata aceasta activitate vie, in aceasta perioada studiul pamanturilor avea o foarte mica influenta asupra practicii ingineresti, exceptand poate cazul Suediei. Analizand situatia de atunci, ne apare clar ca in jurul anului 1920 se acumuleaza o serie de date si cunostinte privind probleme disparate si era coapta situatia pentru o sinteza a acestor cunostinte si pentru a elabora o disciplina noua a ingineriei de constructii.

Acest merit i-a revenit lui Karl Terzaghi care desi ca pregatire era inginer mecanic, se simtea atras de lucrarile de constructii si de geologie. Dupa o perioada de lucru pe santiere de constructii, el a trecut in 1916 ca profesor la un colegiu din Istambul, unde, intre 1921 si 1924, a elaborate teoria matematica a consolidarii, bazata pe conceptul de efort efectiv (efortul transmis prin intermediul granulelor de pamant). In acelasi timp, el a efectuat incercari privind natura termenului frecarii din ecuatia lui Coulomb, a executat incercari consolidate nedrenate pe probe de argila. Aceste incercari impreuna cu lucarile sale privind presiunea laterala a pamantului si alte subiecte, au constituit baza cartii sale “Erdbaumechanick auf bodenphysikalischer Grundlage” publicata in 1925, data care marcheaza nastera mecanicii clasice a pamanturilor si a carei fir conducator este, conceptual, efortul efectiv.

Intre 1925-1929, el a lucrat la Institutul Tehnologic din Massachusetts (MIT) din SUA; impreuna cu Arthur Casagrande, unde a studiat modificarile de volum din timpul incercarii de taiere a argilelor si influenta vitezei de incercare, iar Jurgensen a elaborat un aparat de compresiune triaxiala, ceea ce a permis imbunatatirea proiectarii constructiilor din pamant. Dupa intoarcerea lui Terzaghi la Viena in 1930, aparatul triaxial a fost perfectionat in continuare de Rendulic, care a efectuat incercari drenate si nedrenate cu masurarea presiunii apei din pori.

Un alt moment important in dezvoltarea disciplinei il constituie tinerea in 1936 la Cambridge, Massachusetts (SUA) a primului Congres International de Mecanica Pamantului si Lucrari de Fundatii, care a consacrat aceasta disciplina ca o noua ramura a ingineriei de constructii, alaturi de teoria structurilor si a drumurilor, podurilor, etc.

Din pacate izbucnirea in 1939 a celui de al doilea Razboi Mondial a interrupt pentru un timp aceasta frumoasa activitate.

De abia dupa razboi a putut fi reluata tinerea regulate a congreselor organizate de Asociatia Internationala de Mecanica Pamanturilor si Lucrari de Fundatii; in present, aceasta asociatie are cam 10000 de membrii; congresele international, care de regula se tin la anumite interval de timp (patru sau cinci ani), constutuie un prilej de trecere in revista a principalelor …

Dupa al doilea razboi mondial s-au tinul urmatoarele congrese:

· 2-lea la Rotterdam in 1948

· 3-lea la Zurich in 1953

· 4-lea la Londra in 1957

· 5-lea la Paris in 1961

· 6-lea in Montreal in 1965

· 7-lea in Mexico in 1969

· 8-lea in Moscova in 1973

· 9-lea in Tokio in 1977

· 10-lea in Stockolm in 1981

· 11-lea in Los Angeles in 1985

· 12-lea in Rio de Janeiro in 1989

· 13-lea

· 14-lea in Manburg in 1997

· 15-lea in Istambul in 2001

· 16-lea in Osaka in 2005

De asemenea, in ultimii ani , s-a incetatenit obiceiul ca intre Congresele Internationale, se se tina conferinte cu caracter regional consecrate anumitor teme importante.Astfel, in 1950 la Londra a avut loc prima Conferinta Europeana care a fost consacrata rezistentei la taiere. Conferintele urmatoare au fost consecrate fundarii pe piloti (Paris,1952), stabilitatii taluzurilor (Stockolm, 1954) impingerii pamantului (Bruxelles,1958), tasarii constructiilor (Wiesbaden RFG ,1963), rezistentei la taiere a pamanturilor (Oslo,1967), structurilor supuse fortelor laterale (Madrid, 1972) s.a.

Cu toate ca, in trecut, in tara noastra au fost realizate o serie de lucrari de arta remarcabile (ex. Podul peste Dunare de la Cerna Voda, porturile Braila, Galati si Constanta, podurile de pe reteaua de cai ferate) totusi, de folosirea in proiectare a cunostintelor obtinute in Geotehnica, ca disciplina independenta, nu se poate vorbi decat incepand cu campania de construire de silozuri a Administratiei Porturilor si a Cailor de Comunicatii pe Apa (PCA), inceputa in anul 1938. Cu aceste prilej din initiativa regretatului inginer Anton Chiricuta, Doctor Honoris-Cauza a Institutului de Constructii din Bucuresti, pe atunci director al PCA a luat fiinta primul laborator in acest domeniu si s-au facut primele masuratori de tasare.

In tara noastra primele studii stiintifice cu privire la natura si proprietatile pamantului, au fost facute cu ocazia cercetarilor conditiilor de fundare pentru palatul administrativ CFR din Bucuresti, in anul 1936, din initiativa inspectorului general ing.V.Brukner si a inspectorului general ing.T.Atanasescu. Din cauza lipsei de aparatura pentru incercarile de specialitate, probele de pamant de pe amplasament au fost incercate in laboratoarele din Viena.

Primul laborator de geotehnica a luat fiinta in 1935 in cadrul Administratiei Porturilor (PCA) din initiativa inspectorului general ing. Anton Chiricuta si a inspectorului general ing.V. Rosu. Totodata au fost trimisi ingineri si tehnicieni romani in strainatate pentru specializare, care au format nucleul de geotehnicieni in jurul carora in conditiile create dupa Eliberare, au activat puternice colective de specialitate necesare proiectarii marilor constructii ale patriei noastre.

In anul 1950, s-a constituit pe langa Institutul de mecanica aplicata al Academiei RSR un colectiv, care, sub indrumarea acad. Profiri, a cercetat o serie de probleme legate de mecanica pamantului.

In Iasi, primele studii si laborator de geotehnica s-a facut sub conducerea regretatului prof.emerit Aurel Cernatescu, al carui nume il poarta laboratorul de azi a facultatii de Constructii, si colaboratorii sai cei mai apropiati: dr.ing.Gh.Dima-seful laboratorului INCERC Bucuresti, prof.dr.Tudor Silion-decanul facultatii de Constructii si Arhitectura din Iasi

Dezvoltarea economica si sociala a tarii noastre a pus si pune numeroase si dificile probleme de geotehnica si fundatii.

Amplasarea a numeroase obiective prevazute in planurile de dezvoltare se va face pe terenuri pana in prezent considerate improprii pentru constructii.

Iasi, 2011

Profesor dr. Ing. Nicolae BOȚI