Δυναμικές ιδιότητες χονδρόκοκκων εδαφών και μιγμάτων τυπικών άμμων και χαλίκων με ανακυκλωμένα συνθετικά υλικά

Abstract

This Doctoral Thesis aims to investigate the dynamic properties of the following categories of physical and synthetic geo-materials: (a) Typical sandy and gravelly soils composed of a physical-river sand and a quarry sandy gravel. (b) Granular materials of low unit weight and high porosity composed of volcanic crushed rock. (c) Mixtures of typical sands and gravels with recycled synthetic materials (granulated rubber) composed of waste automobile tires. The experiments are performed in a fixed-free resonant column apparatus. The main objective is to propose analytical relationships for the estimation of shear modulus and damping ratio in a wide range of shearing strain amplitudes. Considering the experimental results, the dynamic response of the geo-materials tested is mainly affected by the following parameters: shearing strain amplitude, confining pressure, void ratio, grain-size characteristics, particles’ shape and composition, whereas the response of the mixtures is also affected by the content of rubber, the relative size of soil particles versus rubber particles and the dynamic properties of the physical portion.

Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή διερευνά στο εργαστήριο τις δυναμικές ιδιότητες φυσικών και γεωσυνθετικών κοκκωδών υλικών. Στην κατεύθυνση αυτή μελετήθηκαν στη στήλη συντονισμού οι εξής κατηγορίες υλικών: (α) Τυπικά αμμώδη και χαλικώδη εδάφη προερχόμενα από τα χονδρόκοκκα κλάσματα μίας άμμου ποταμού και ενός αμμοχάλικου λατομείου. (β) Κοκκώδη φυσικά υλικά μικρού ειδικού βάρους και υψηλού πορώδους προερχόμενα από τα χονδρόκοκκα κλάσματα ηφαιστειογενών πετρωμάτων. (γ) Μίγματα τυπικών άμμων και χαλίκων με ανακυκλωμένα-κοκκώδη συνθετικά υλικά προερχόμενα από μεταχειρισμένα ελαστικά αυτοκινήτων. Πρωταρχικός στόχος είναι η πρόταση αναλυτικών σχέσεων εκτίμησης του μέτρου διάτμησης και λόγου στρεπτικής απόσβεσης ξεχωριστά στην περιοχή των πολύ μικρών παραμορφώσεων όπου η συμπεριφορά των υλικών προσεγγίζει τη γραμμική-ελαστική και των μεσαίων έως μεγάλων παραμορφώσεων όπου τα υλικά συμπεριφέρονται μη γραμμικά. Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα, η δυναμική απόκριση των μελετηθέντων υλικών καθορίζεται από τις εξής παραμέτρους: πλάτος διατμητικής παραμόρφωσης, μέση ενεργός τάση, δείκτης πόρων, χαρακτηριστικά κοκκομετρίας, μορφή και προέλευση στερεών κόκκων. Ειδικά για τα μίγματα τυπικών χονδρόκοκκων εδαφών με ανακυκλωμένα-κοκκώδη ελαστικά, η απόκρισή τους επηρεάζεται σημαντικά από το περιεχόμενο ποσοστό του ελαστικού, το σχετικό μέγεθος των στερεών εδαφικών κόκκων ως προς τους ελαστικούς κόκκους και τις δυναμικές ιδιότητες του φυσικού-εδαφικού κλάσματος.