Πειραματική διερεύνηση της ανισότροπης συμπεριφοράς μη συνεκτικών εδαφών σε στρεπτική διάτμηση

Abstract

In this thesis the effect of anisotropy on undrained sand behaviour is investigated under monotonic and cyclic torsional shear in the hollow cylinder apparatus of the national technical university of Athens. Tests were performed initially under simple shear conditions; however, the anisotropic stress-strain behaviour of the soils under consideration were also examined during shearing at fixed directions of the major principal stress with respect to the vertical and during shearing with continuous rotation of the principal stress direction. Attention was paid on the comparison of the response between isotropically and anisotropically consolidated specimens. The undrained response of the sand specimens was assessed at various stress levels, principal stress directions, cyclic stress levels, densities and consolidation stress ratios. The influence of these parameters was considered for three different sands under the same experimental procedures hence the experimental results in this thesis represent a useful dataset for researchers to use in advanced numerical modelling and practicing engineers to assess the influence of anisotropic consolidation on the response of development and infrastructure in or founded on sand deposits.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε η ανισότροπη συμπεριφορά τυπικών αμμωδών υλικών κατά τη διάρκεια τόσο μονοτονικής όσο και ανακυκλικής στρεπτικής διάτμησης υπό συνθήκες εμποδιζόμενης στράγγισης. Όλα τα πειράματα εκτελέστηκαν στη συσκευή στρεπτικής διάτμησης κοίλου δοκιμίου του Ε.Μ.Π. η φόρτιση των δοκιμίων περιλάμβανε αρχικά την περίπτωση της απλής διάτμησης ενώ τα ανισότροπα χαρακτηριστικά αντοχής και παραμορφωσιμότητας των υπό εξέταση εδαφικών υλικών διερευνήθηκαν, πέρα από την απλή διάτμηση, τόσο για την περίπτωση της φόρτισης υπό σταθερές αλλά διαφορετικές διευθύνσεις των κυρίων τάσεων όσο και για την περίπτωση της φόρτισης με συνεχή μεταβολή της διεύθυνσης των κυρίων τάσεων. Έμφαση δόθηκε στη σύγκριση της εδαφικής συμπεριφοράς μετά από συνθήκες ισότροπης και ανισότροπης στερεοποίησης ενώ επιπρόσθετα εξετάστηκε η επίδραση διαφορετικών παραγόντων στην αστράγγιστη συμπεριφορά των δοκιμίων, όπως το μέγεθος της αρχικής ενεργού τάσης, η διεύθυνση των κυρίων τάσεων, το μέγεθος της επιβαλλόμενης ανακυκλικής στρεπτικής τάσης, η πυκνότητα των υλικών και η τιμή του συντελεστή ανισότροπης στερεοποίησης. Το πλήθος των παραμέτρων που εξετάστηκαν για τρεις διαφορετικές άμμους υπό τις ίδιες πειραματικές συνθήκες καθιστούν τα πειραματικά αποτελέσματα της παρούσας διατριβής μια βάση δεδομένων η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βαθμονόμηση προηγμένων αριθμητικών μοντέλων προσομοίωσης της απόκρισης των μη συνεκτικών εδαφικών υλικών. Επιπρόσθετα, η πειραματική αυτή βάση δεδομένων παρέχει χρήσιμες πληροφορίες για μια πιο ακριβή πρόβλεψη της εδαφικής συμπεριφοράς στην περίπτωση γεωτεχνικών έργων ή κατασκευών που εδράζονται σε φυσικές ανισότροπα στερεοποιημένες εδαφικές αποθέσεις.