Ανακυκλική και δυναμική απόκριση άμμων σταθεροποιημένων με κολλοειδή πυριτία.

Παυλοπούλου, Αναστασία; Pavlopoulou, Anastasia

dc.contributor.author	Παυλοπούλου, Αναστασία	el
dc.contributor.author	Pavlopoulou, Anastasia	en
dc.date.accessioned	2024-05-30T06:30:15Z
dc.date.available	2024-05-30T06:30:15Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59566
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27262
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Σχεδιασμός και Κατασκευή Υπόγειων Έργων”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Ανακυκλική Φόρτιση	el
dc.subject	Δυναμική Φόρτιση	el
dc.subject	Κολλοειδής πυριτία	el
dc.subject	Ρευστοποιήση	el
dc.subject	Άμμος	el
dc.subject	Cyclic test	en
dc.subject	Dynamic test	en
dc.subject	Sand	en
dc.subject	Iiquefaction	en
dc.subject	Colloidal Silica	en
dc.title	Ανακυκλική και δυναμική απόκριση άμμων σταθεροποιημένων με κολλοειδή πυριτία.	el
dc.title	Cyclic and Dynamic response of treated sands with colloidal silica	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Γεωτεχνική Μηχνική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-10-16
heal.abstract	Η ρευστοποίηση μη συνεκτικών εδαφών (αμμοχαλίκων, άμμων, μιγμάτων αμμοϊλύων, μη-πλαστικών ιλύων) κατά τη διάρκεια σεισμικών διεγέρσεων μπορεί να προκαλέσει σημαντικές ζημιές στην ανωδομή, έως και την πλήρη αστοχία. Το φαινόμενο της ρευστοποίησης εμφανίζεται όταν επιβάλλονται δυναμικές φορτίσεις υπό συνθήκες εμποδιζόμενης στράγγισης, όπως οι σεισμικές διεγέρσεις, σε κορεσμένους μη συνεκτικούς εδαφικούς σχηματισμούς προκαλώντας τη ραγδαία αύξηση της πίεσης του υγρού των πόρων που οδηγεί σε συσσώρευση παραμορφώσεων και σε μείωση της διατμητικής αντοχής του υλικού. Η αποτροπή του κινδύνου ρευστοποίησης σε θέσεις νέων κατασκευών μπορεί να επιτευχθεί με μία σειρά από καθιερωμένες μεθοδολογίες βελτίωσης του εδάφους (H. B. Seed & Lee, 1966) πριν την κατασκευή του κτιρίου ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του ρευστοποιήσιμου εδάφους (Idriss & Boulanger, 2008). Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται συνήθως στη συμπύκνωση (π.χ. δυναμική συμπύκνωση, βαθιά δονητική συμπύκνωση), στην αύξηση της ενεργού τάσης μέσω της προφόρτισης, στη σταθεροποίηση (π.χ. βαθιά εδαφική ανάμιξη) ή την αποτόνωση των σεισμικών υπερπιέσεων πόρων (π.χ. χαλικο-στραγγιστήρια) και έχουν εφαρμοστεί ευρέως στο πεδίο (Donovan et al., 1984; Mayne et al., 1984; Maher et al., 1994). Σε περιπτώσεις που η βελτίωση του εδάφους εφαρμόζεται σε περιοχές με υφιστάμενες κατασκευές, οι κατάλληλες μέθοδοι είναι λίγες και συνήθως συνοδεύονται από πολλά μειονεκτήματα (βελτίωση του έδαφος σε μικρό τμήμα της κάτοψης, πρόκληση προβλημάτων στη θεμελίωση λόγω της εισπίεσης ενεμάτων υπό υψηλή πίεση κλπ.). Οι ανώτερο συνθήκες οδήγησαν στην ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου βελτίωσης εδαφών, της παθητικής σταθεροποίησης (passive site stabilization) (Gallagher, 2000). Πρόκειται για την εισπίεση με χαμηλή υδραυλική κλίση ενός σταθεροποιητή (stabiliser), δηλαδή ενός υλικού που αποτελείται από περιβαλλοντικώς ασφαλή νανο-σωματίδια, με διάφορες πιθανές μορφές χημικής σύστασης, στο ρευστοποιήσιμο έδαφος θεμελίωσης ολόκληρης της κάτοψης μιας υφιστάμενης κατασκευής. Η διήθηση του σταθεροποιητή μπορεί να επιτευχθεί είτε μέσω της φυσικής ροής κατασκευάζοντας ένα φρέαρ με το σταθεροποιητή ανάντη της κατασκευής, είτε επιβάλλοντας συνθήκες ροής κατασκευάζοντας ένα φρέατα παροχής και άντλησης με χαμηλή υδραυλική κλίση (Pamuk et al., 2007). Η κολλοειδής πυριτία που επιλέχθηκε ως σταθεροποιητής στην παρούσα εργασία αρχικά έχει τη μορφή υγρολύματος και με την πάροδο του χρόνου υφίσταται ελεγχόμενη μετατροπή σε γέλη, με ταυτόχρονη αύξηση του ιξώδους του. Ρυθμίζοντας τους Μέσω του εμπλουτισμού του υγρού των πόρων με τον σταθεροποιητή αλλάζει η μηχανική συμπεριφορά του συστήματος εδαφικού σκελετού - υγρού των πόρων και επιτυγχάνεται ο περιορισμός της συσσώρευσης παραμορφώσεων κατά τη σεισμική διέγερση. Αν και οι δεσμοί ανάμεσα στους κόκκους της σταθεροποιημένης άμμου είναι ασθενείς η άμμος εμφανίζει υψηλότερη αντοχή, διαστολικότητα και αντίσταση σε ρευστοποίηση (Gallagher & Mitchell, 2002; Kodaka et al., 2005; Díaz-Rodríguez et al., 2008; Porcino et al., 2011, 2012; A Vranna & Tika, 2015). Παρόλο που οι προαναφερθείσες εργαστηριακές μελέτες έχουν δώσει απαντήσεις σε αρκετά ζητήματα που αφορούν αυτή τη νέα ελκυστική μέθοδο σταθεροποίησης άμμων, τα αποτελέσματά τους βασίζονται στις κλασικές δοκιμές μέτρησης της αντίστασης σε ρευστοποίηση στην τριαξονική συσκευή ή τη συσκευή απλής διάτμησης οι οποίες δεν έχουν τη δυνατότητα διερεύνησης της ανισότροπης συμπεριφοράς των σταθεροποιημένων άμμων. Για την μελέτη της ανισότροπης συμπεριφοράς των σταθεροποιημένων άμμων στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εκτελέστηκαν τριαξονικές δοκιμές ανακυκλικής και δυναμικής φόρτισης. Ειδικότερα για την κάθε φόρτιση έγιναν σειρές από δοκιμές τόσο σε φυσικές όσο και σε σταθεροποιημένες άμμους. Για την ακρίβεια των αποτελεσμάτων καθώς και την μελέτη επιρροής της δομής της άμμου επιλέχθηκε να γίνουν δοκιμές σε 2 διαφορικά είδη άμμων (Μ31 και Longstone). Από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων όλων αυτών των δοκιμών προκύπτουν τα εξής: • Η δομή των κόκκων της άμμου παίζει ρόλο στην συμπροφορά της έναντι στην ρευστοποίηση. Ειδικότερα σύμφωνα με τις δοκιμές συμπεραίνουμε ότι η άμμος Longstone που έχει πιο γωνιώδης κόκκους ρευστοποιείται πιο γρήγορα σε σχέση με την άμμο Μ31. • Αν συγκρίνουμε τις φορτίσεις μεταξύ τους (ανακυκλική και δυναμική) παρατηρείται ότι η ρευστοποίηση γίνεται πιο γρήγορα στα δοκίμια που τους επιβάλλεται δυναμική φόρτιση.	el
heal.abstract	Liquefaction of non-cohesive soils (gravels, sands, sand-silt mixtures, non-plastic silts) during seismic excitations can cause significant damage to the superstructure, up to complete failure. The phenomenon of liquefaction occurs when dynamic loading under conditions of impeded drainage, such as seismic excitations, is imposed on saturated non-cohesive soil formations causing the rapid increase in pore fluid pressure leading to accumulation of strains and a reduction in the shear strength of the material. The prevention of the risk of liquefaction at new construction sites can be achieved by a series of established soil improvement methodologies (H. B. Seed & Lee, 1966) prior to building construction depending on the characteristics of the liquefiable soil (Idriss & Boulanger, 2008). These methods are usually based on compaction (e.g. dynamic compaction, deep vibratory compaction), increasing effective stress through preloading, stabilization (e.g. deep soil mixing) or damping of seismic pore overpressures (e.g. gravel-strainers) and have been widely applied in the field (Donovan et al., 1984; Mayne et al., 1984; Maher et al., 1994). In cases where soil improvement is applied in areas with existing constructions, the appropriate methods are few and usually accompanied by many disadvantages (soil improvement in a small part of the plan, causing problems in the foundation due to the injection of grout under high pressure, etc.). The above conditions led to the development of a new soil improvement method, passive site stabilization (Gallagher, 2000). It is the injection with a low hydraulic gradient of a stabilizer (stabiliser), i.e. a material consisting of environmentally safe nano-particles, with various possible forms of chemical composition, into the flowable foundation soil of the entire floor plan of an existing structure. Stabilizer infiltration can be achieved either through natural flow by constructing a well with the stabilizer upstream of the structure, or by forcing flow conditions by constructing a supply and pumping well with a low hydraulic gradient (Pamuk et al., 2007). The colloidal silica chosen as a stabilizer in this work is initially in the form of a liquid solution and over time undergoes a controlled transformation into a gel, with a simultaneous increase in its viscosity. Regulating them by enriching the pore fluid with the stabilizer, the mechanical behavior of the soil framework - pore fluid system is changed and the accumulation of deformations during seismic excitation is limited. Although the bonds between the grains of stabilized sand are weak, the sand exhibits higher strength, expansion and resistance to liquefaction (Gallagher & Mitchell, 2002; Kodaka et al., 2005; Díaz-Rodríguez et al., 2008; Porcino et al., 2011, 2012; A Vranna & Tika, 2015). Although the above-mentioned laboratory studies have provided answers to several questions concerning this new attractive method of sand stabilization, their results are based on the classical tests of measuring resistance to liquefaction in the triaxial apparatus or the simple shear apparatus which do not have the possibility to investigate the anisotropic behavior of stabilized sands. In order to study the anisotropic behavior of the stabilized sands in this master's thesis, triaxial cyclic and dynamic loading tests were performed. In particular, for each loading series of tests both in physical and in stabilized sands were performed. For the accuracy of the results as well as the study of the influence of the sand structure, it was chosen to perform tests on 2 different types of sand (M31 and Longstone).From the evaluation of the results of all these tests, the following emerges: • The structure of the sand plays a role in the behavior against liquefaction. According to the tests, we conclude that the Longstone sand, which has more angular grains, liquefies faster than the M31 sand. • If we compare the loadings (cycling and dynamic) it is observed that the liquefaction occurs faster in the samples under dynamic loading.	en
heal.advisorName	Γεωργιάννου, Βασιλική	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιάννου, Βασιλική	el
heal.committeeMemberName	Νομικός, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Γερόλυμος, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false