Αναλύσεις στερεοποίησης αργιλικών στρώσεων κάτω από δοκιμαστικό επίχωμα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει το φαινόμενο της στερεοποίησης αργιλικών σχηματισμών. Ειδικότερα, μελετήθηκε η επιρροή των επιμέρους παραμέτρων που καθορίζουν τη μηχανική συμπεριφορά του εδάφους κατά την εξέλιξη της στερεοποίησης με αφορμή την κατασκευή δοκιμαστικού επιχώματος. Διερευνήθηκε αριθμητικά η στερεοποίηση με χρήση του κώδικα πεπερασμένων στοιχείων Abaqus 6.10. Η υδραυλική διαπερατότητα (ισότροπη και ανισότροπη συμπεριφορά), η συμπιεστότητα του εδάφους και η διάρκεια κατασκευής εξετάστηκαν παραμετρικά. Οι κατακόρυφες μετακινήσεις, οι πιέσεις πόρων και οι διαδρομές τάσεων υπολογίζονται σε ενδεικτικά σημεία και προσδιορίζεται η επιρροή των παραμέτρων μέσω συγκριτικών διαγραμμάτων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ελαστοπλαστική απόκριση που προβλέπεται από το τροποποιημένο καταστατικό προσομοίωμα Cam-Clay. Στο τελικό στάδιο της εργασίας, διενεργήθηκαν ανάστροφες αναλύσεις για τον προσδιορισμό των γεωτεχνικών παραμέτρων κάτω από το δοκιμαστικό επίχωμα. Οι ανάστροφες αναλύσεις προβλέπουν κατακόρυφη χωρική ανισοτροπία μέσω της εναλλαγής στρωμάτων, των οποίων η μηχανική συμπεριφορά καθορίζεται από τα καταστατικά προσομοιώματα Mohr-Coulomb και τροποποιημένο Cam-Clay. Στην περιοχή του δοκιμαστικού επιχώματος δίνονται επιπλέον λεπτομέρειες για το γεωλογικό προφίλ και το γεωτεχνικό σύστημα παρακολούθησης. Η μηχανική συμπεριφορά του εδάφους που προβλέπεται από τις αριθμητικές αναλύσεις συγκρίνεται με τα αποτελέσματα εργαστηριακών δοκιμών και επιτόπου μετρήσεων.

The present diploma thesis elaborates on the phenomenon of clayey-soil consolidation. Considering the construction of a trial embankment, the influence of various soil parameters on the consolidation process dominating the overall behaviour is investigated. Numerical analyses have been conducted using the commercial Finite Element Code ABAQUS 6.10. The factors considered are the hydraulic conductivity (isotropic and anisotropic behaviour), the compressibility and the duration of the construction. Furthermore, vertical displacements, pore pressures and stress paths were computed and the influence of each individual parameter examined is highlighted in comparative plots. Special emphasis is given to the elastoplastic response predicted on the assumption of the Modified Cam-Clay constitutive model. Finally, back-analyses were carried out in order to redefine the soil properties under the trial embankment. The numerical analyses assume spatial inhomogeneity in the vertical direction. The mechanical behaviour of the underlying soil layers is controlled by either the Mohr-Coulomb or the elastoplastic Modified Cam-Clay constitutive model. Regarding the trial embankment, details on the geological profile as well as on the geotechnical field instrumentation are provided. Laboratory data and in-situ measurements are compared to the numerical results in order to gain a deeper insight in the mechanical behaviour of the soil stratum.