BizSolutions

Κωνσταντίνου Μαρία

 

 

Περίληψη:

Πρόκειται για μία πειραματική διερεύνηση της απόκρισης μη συνεκτικών εδαφών σε σύνθετες συνθήκες φόρτισης, όπως αυτές που απαντώνται στα περισσότερα γεωτεχνικά προβλήματα, μέσω της συσκευής Στρεπτικής Διάτμησης Κοίλου Δοκιμίου. Οι συσκευές στρέψης κοίλου δοκιμίου είναι οι μόνες σήμερα που παρέχουν τη δυνατότητα μελέτης της εδαφικής ανισοτροπίας καθώς μπορούν να επιβάλλουν τις πλέον γενικευμένες εντατικές καταστάσεις. Στην προτεινόμενη έρευνα τα δοκίμια αρχικά υποβάλλονται σε ανισότροπη στερεοποίηση, όπως και στη φύση, αντί της ισότροπης στερεοποίησης που χρησιμοποιείται ευρύτερα. Στη συνέχεια τα δοκίμια υποβάλλονται σε διατμητική φόρτιση υπό στατικές και δυναμικές συνθήκες και υπό διαφορετικές διευθύνσεις των κυρίων τάσεων. Στη παρούσα έρευνα επιχειρείται μέσα από ένα σημαντικό αριθμό μονοτονικών και δυναμικών δοκιμών η δημιουργία μίας βάσης πειραματικών δεδομένων για την απόκριση των μη συνεκτικών εδαφικών υλικών υπό διαφορετικές συνθήκες φόρτισης. Επιπρόσθετα, η πειραματική αυτή βάση θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί  για τον προσδιορισμό ακριβέστερων καταστατικών σχέσεων που περιγράφουν την εδαφική συμπεριφορά για τη βαθμονόμηση των υπαρχόντων ή νέων αναλυτικών μοντέλων.

Το πρώτο σκέλος των εργασιών που πραγματοποιήθηκαν αφορούν στη διερεύνηση της συμπεριφοράς των μη – συνεκτικών εδαφών σε στρεπτική διάτμηση υπό στατικές συνθήκες φόρτισης μετά από ανισότροπη στερεοποίηση και σύγκριση της συμπεριφοράς με αντίστοιχα αποτελέσματα μετά από ισότροπη στερεοποίηση των δοκιμίων. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε δύο χαλαζιακές άμμους με σφαιρικό σχήμα κόκκων (άμμος Μ31, άμμος Οttawa) οι οποίες παρουσιάζουν διαφορετική κοκκομετρική  διαβάθμιση και διαφορετική απόκριση σε στρεπτική διάτμηση υπό συνθήκες εμποδιζόμενης στράγγισης.

Οι δοκιμές που έγιναν σε ανισότροπα στερεοποιημένα δοκίμια μπορούν να διαχωριστούν σε δύο κατηγορίες: (α) φόρτιση ανισοτρόπως στερεοποιημένων δοκιμίων με συνεχή μεταβολή της γωνίας α κατά το στάδιο της στρεπτικής διάτμησης υπό συνθήκες εμποδιζόμενης στράγγισης και (β) φόρτιση ανισοτρόπως στερεοποιημένων δοκιμίων με σταθερή γωνία α=45ο κατά το στάδιο της στρεπτικής διάτμησης υπό συνθήκες εμποδιζόμενης στράγγισης.

Με βάση τα αποτελέσματα όλων των δοκιμών διαμορφώθηκαν οι πρώτες απαντήσεις σε ερωτήματα όπως (α) πως η ανισότροπη στερεοποίηση επηρεάζει τη συμπεριφορά αμμωδών υλικών (β) ποιά είναι η μορφή των καμπύλων δυστμησίας για χρήση στις καταστατικές σχέσεις και πως επηρεάζονται από την ιστορία στερεοποίησης (ισότροπη ή ανισότροπη) (γ) ποιά είναι η επίδραση της μεταβολής της γωνίας α κατά τη στρεπτική διάτμηση.

Το δεύτερο σκέλος των εργασιών που πραγματοποιήθηκαν αφορούν στη διερεύνηση της συμπεριφοράς δοκιμίων άμμου υπό δυναμικές συνθήκες φόρτισης. Η μελέτη της δυναμικής απόκρισης των μη συνεκτικών υλικών είναι απαραίτητη στον Ελληνικό χώρο λόγω των αστοχιών που έχουν παρατηρηθεί σε σεισμούς λόγω ρευστοποίησης. Τα δοκίμια που παρασκευάστηκαν ανάλογα με τις συνθήκες στερεοποίησης στις οποίες υποβλήθηκαν διαχωρίζονται στις εξής κατηγορίες: (α) Ισότροπα στερεοποιημένα δοκίμια , (β) Ανισότροπα στερεοποιημένα δοκίμια υποβαλλόμενα σε ισότροπες συνθήκες τάσεων πριν την επιβολή ανακυκλικής φόρτισης, (γ) Ανισότροπα στερεοποιημένα δοκίμια με συνεχή μεταβολή της γωνίας α κατά το στάδιο της δυναμικής/ανακυκλικής φόρτισης. Όλα τα πειράματα ανακυκλικής στρεπτκής διάτμησης της παρούσας έρευνας πραγματοποιήθηκαν υπό συνθήκες εμποδιζόμενης στράγγισης ενώ η συχνότητα της ανακυκλικής φόρτισης ήταν ίση με 0.1 Ηz.

Η κατηγορία αυτή των πειραμάτων χρήζει ιδιαίτερης σημασίας καθώς η συμπεριφορά των εδαφικών υλικών σε δυναμική φόρτιση τόσο υπό συνθήκες απλής στρεπτικής διάτμησης όσο και υπό συνθήκες συνεχούς μεταβολής της διεύθυνσης των κυρίων τάσεων προσομοιώνει σε μεγάλο βαθμό τις πραγματικές συνθήκες φόρτισης των εδαφικών υλικών κατά τη διάρκεια του σεισμού σε αντίθεση με την ανακυκλική τριαξονική φόρτιση που αποτελεί έως σήμερα την κύρια πηγή πειραματικών δεδομένων.

Με βάση τα αποτελέσματα όλων των ανακυκλικών δοκιμών διαμορφώθηκαν οι πρώτες απαντήσεις σε ερωτήματα όπως (α) πώς η μέση ενεργός τάση στερεοποίησης επηρεάζει τις καμπύλες ανάπτυξης υπερπιέσεων πόρων και τις καμπύλες ρευστοποίησης των υπό εξέταση υλικών τόσο στη περίπτωση των ισότροπα όσο και στη περίπτωση των ανισότροπα στερεοποιημένων δοκιμίων. (β) πώς διαμορφώνονται οι καμπύλες ρευστοποίησης για διαφορετικές τιμές λόγου στερεοποίησης Κc και πώς ο λόγος αυτός επηρεάζει το μηχανισμό ανάπτυξης υπερπιέσεων πόρων συγκριτικά με την περίπτωση των ισότροπα στερεοποιημένων δοκιμίων υπό τις ίδιες εργαστηριακές συνθήκες. (γ) πώς σχετίζεται η απόκριση των δοκιμίων άμμου σε μονοτονική και ανακυκλική φόρτιση στην περίπτωση τόσο των ισοτρόπως όσο και των ανισοτρόπως στερεοποιημένων δοκιμίων. (δ) πώς οι συνθήκες στερεοποίησης επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά δυστμησίας και τον υστερητικό λόγο απόσβεσης h των δοκιμίων.

Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα των ανακυκλικών δοκιμών επιχειρήθηκε η εξαγωγή μιας εμπειρικής σχέσης η οποία συσχετίζει τις αναπτυσσόμενες υπερπιέσεις πόρων κατά τη διάρκεια δυναμικών φορτίσεων με την απορροφούμενη ενέργεια ανά μονάδα όγκου του δοκιμίου, λαμβανομένων υπόψη διαφόρων παραγόντων όπως οι διαφορετικές τιμές τάσεων στερεοποίησης, οι διαφορετικές πυκνότητες των υλικών και οι διαφορετικές τιμές λόγου ανισότροπης στερεοποίησης Κc.

Επιπρόσθετα, έχει διερευνηθεί η επίδραση της ανισότροπης στερεοποίησης σε εδαφικά δοκίμια κατά τη φόρτισή τους  με διαφορετικές διευθύνσεις της κύριας τάσης σ1 ως προς την κατακόρυφο (α=00,300) πέραν της απλής διάτμησης (α=450) η οποία διερευνήθηκε σε προηγούμενο διάστημα. Εάν τα εδαφικά υλικά ήταν ισότροπα, η στροφή των κυρίων τάσεων δεν θα επηρέαζε την απόκριση τους και θα μπορούσε με ασφάλεια να παραληφθεί. Ωστόσο τα περισσότερα ιζηματογενή υλικά είναι  ανισότροπα με αποτέλεσμα να αναμένεται μια συστηματική διαφοροποίηση της αστράγγιστης συμπεριφοράς τους με την περιστροφή των κυρίων τάσεων όπως έχει παρατηρηθεί στις προαναφερθείσες δοκιμές.

Μέχρι τώρα έχουν υποβληθεί προς δημοσίευση δύο εργασίες σε περιοδικό, καθώς και 1 απολογιστική έκθεση, ενώ για το Β’ εξάμηνο του 2012 ενδεχομένως να προκύψουν 2 επιπλέον παραδοτέα.

Α/Α	Τίτλος Παραδοτέου	Είδος παραδοτέου
01	Έκθεση προόδου για το διάστημα Φεβρουάριος 2009-Δεκέμβριος 2011	Ενδιάμεσες αναφορές προόδου
02	Έκθεση προόδου για το διάστημα Φεβρουάριος 2009-Ιούνιος 2011	Ενδιάμεσες αναφορές προόδου
03	Cyclic behaviour of anisotropically consolidated ottawa sand under torsional loading	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
04	Torsional shear behaviour of anisotropically consolidated sands	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά
05	ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΙΣΟΤΡΟΠΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΜΗ ΣΥΝΕΚΤΙΚΩΝ ΕΔΑΦΩΝ ΣΕ ΣΤΡΕΠΤΙΚΗ ΔΙΑΤΜΗΣΗ	Διδακτορική Διατριβή
06	Effects of density on cyclic behaviour of anisotropically consolidated Ottawa sand under undrained torsional loading	Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά