Πειραματική διερεύνηση της μηχανικής συμπεριφοράς ιλυώδους άμμου στη συσκευή στρέψης κοίλου δοκιμίου

Abstract

Η επίδραση που έχει το ποσοστό περιεχόμενης ιλύος σε μείγματα άμμου, όσον αφορά τη μηχανική τους συμπεριφορά και πόσο αυτή αλλάζει ανάλογα αν το ποσοστό είναι μεγάλο ή μικρό είναι ένα κομμάτι της Γεωτεχνικής Επιστήμης που ακόμα δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως. Οι απόψεις είναι πολλές και αντικρουόμενες και η ιδέα ενός γενικευμένου πλαισίου που θα περιλαμβάνει ένα μεγάλο φάσμα του εδαφικού υλικού είναι μάλλον, προς το παρόν, μακρινή. Οι λόγοι στους οποίους οφείλονται οι μεγάλες διαφορές που παρατηρούνται στα αποτελέσματα των εργασιών που γίνονται κατά καιρούς είναι πολλοί: η σύσταση του υλικού, η κοκκομετρία του, ο δείκτης πόρων, η ενεργός τάση στερεοποίησης, ο τρόπος με τον οποίο οι συσκευές επιβάλλουν τη φόρτιση και αρκετές παράμετροι ακόμα.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία επεξεργάστηκαν πειραματικά δεδομένα από πλήθος δοκιμών, κυρίως ανακυκλικών αλλά και μονοονικών, που έχουν εκτελεσθεί στη συσκευή στρεπτικής διάτμησης κοίλου δοκιμίου (hollow cylinder apparatus). Τα ποσοστά f λεπτόκοκκου υλικού που εξετάσθηκαν ήταν: 0% (καθαρή άμμος), 5%, 10% και 15%. Οι ενεργές τάσεις των δοκιμίων ήταν κυρίως 15kPa, 100kPa και 300kPa. Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε ήταν άμμος Μ31. Γενικά, έγινε προσπάθεια οι δείκτες πόρων να είναι συγκρίσιμοι μεταξύ τους, να ανήκουν σε ένα σχετικώς μικρό εύρος. Τα δοκίμια που εξετάστηκαν ήταν στο μεγαλύτερο μέρος τους πυκνά, είχαν δείκτη πόρων περίπου από 0.60 λεως 0.67, με μερικές μικρές διαφοροποιήσεις.

Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι σε τόσο πυκνά δοκίμια, προσθήκη λεπτόκοκκου υλικού σε ποσοστο 5% έχει ιδιαιτέρως ευνοϊκά αποτελέσματα στις μηχανικές αντοχές. Περαιτέρω αύξηση σε 10% ή 15% όμως δε σημαίνει επιπλέον αύξηση της αντοχής, αλλά πτώση της, παραμένοντας όμως πάνω από τις αντοχές της καθαρής άμμου. Αυτές οι παρατηρήσεις ισχύουν για δοκίμια στερεοποιημένα στα 100 ή τα 300kPa. Σε μικρότερη ενεργό τάση (50kPa), κάθε αύξηση του f σήμαινε αύξηση των αντοχών.

The influence of the silt percentage in sand-silt mixtures on the mechanical behaviour of the mixtures and the way this behaviour changes because of that percentage, is a part of geotechnical soil mechanics that remains quite obscure. The results of the tests performed so far are usually in conflict with each other due to the numerous aspects that play an important role in the experimental procedures: the difference of materials, grading, density, consolidation stress etc.

This diploma thesis presents results of monotonic and cyclic tests performed in the hollow cylinder apparatus. The percentages of silt content of the samples are 0%, 5%, 10% and 15% and the initial effective stress had values of 50kPa, 100kPa and 300kPa. The material used was M31 sand. The samples were mostly dense, with void ratios in the range 0.60-0.67.

The results showed that in such dense samples when the percentage is f=5% the mechanical behaviour is improved. If the f percentage is further raised (10-15%) the behaviour is deteriorating (still being improved compared to the sand samples, f=0%). The behaviour mentioned before occured when the sample's effective stress was 100 or 300kPa. When the effective stress was 50kPa, then any rise of the silt percentage resulted in a continuous improvement of the observed mechanical behaviour.