Εργαστηριακή και αναλυτική διερεύνηση της μηχανικής συμπεριφοράς των μη κορεσμένων εδαφών
Authors: Μπαρδάνης Μιχαήλ 
Published: September 2021

Στη διδακτορική διατριβή παρουσιάζεται η μηχανική συμπεριφορά των μη κορεσμένων εδαφών, η εργαστηριακή διερεύνησή της που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια της διατριβή ςκαι η διατύπωση ενός νέου θεωρητικού πλαισίου για την περιγραφή της. Μη κορεσμένο ονομάζεται το εδαφικό εκείνο υλικό του οποίου ο βαθμός κορεσμού, δηλαδή ο λόγος του όγκου των κενών του που πληρούνται με νερό προς το συνολικό όγκο των κενών του, είναι μικρότερος της μονάδας και μεγαλύτερος του μηδενός. Η διατριβή περιλαμβάνει τρία μέρη: το πρώτο που αποτελεί το κείμενο στο οποίο παρουσιάζεται η φύση και η μηχανική συμπεριφορά των μή κορεσμένων εδαφών, το δεύτερο στο οποίο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εργαστηριακής διερεύνησης που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής και το τρίτο στο οποίο διατυπώνεται το νέο θεωρητικό πλαίσιο για μή κορεσμένα εδάφη. Στο πρώτο μέρος παρουσιάζονται οι λόγοι εμφάνισης μή κορεσμένων εδαφών στη φύση και λόγω ανθρωπογενών διεργασιών. Επεξηγείται η αλληλεπίδραση της υγρής και της αέριας φάσης και πως αυτή εκδηλώνεται μακροσκοπικά με τη μορφή της μύζησης. Η μύζηση (suction) αποτελεί τη δεύτερη παράμετρο τάσης στα μή κορεσμένα εδάφη, μετά την ολική τάση. Παρουσιάζεται και επεξηγείται η χαρακτηριστική καμπύλη εδάφους-νερού, η οποία αποτελεί την καμπύλη που περιγράφει τον τρόπο απώλειας ή προσρόφησης νερού από ένα εδαφικό υλικό συναρτήσει της μεταβολής της μύζησης. Οι μεταβολές όγκου των μη κορεσμένων εδαφών, η διατμητική τους αντοχή και η διαπερατότητά τους περιγράφονται αναλυτικά. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζεται η εργαστηριακή διερεύνηση που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια της διατριβής. Εκτελέστηκαν δοκιμές προσδιορισμού του κλάδου παρθένας ξήρανσης (virgindrying) της χαρακτηριστικής καμπύλης εδάφους-νερού σε φυσικά εδαφικά υλικά,αναζυμωμένα εδαφικά υλικά σε μορφή πολτού και αναζυμωμένα εδαφικά υλικά μετά από συμπίεση και αποφόρτισή τους. Παρουσιάζονται οι προσδιορισθέντες κλάδοι ξήρανσης, οι εργαστηριακές διατάξεις προσδιορισμού τους (θάλαμοι μύζησης, θάλαμοι διατήρησης υδατικών διαλυμάτων και υγρόμετρο ψυχρού κατόπτρου), και τα συμπεράσματα από τις δοκιμές αυτές μαζί με τις εμπειρικές συσχετίσεις που διατυπώθηκαν, ιδίως σε ό,τι αφορά την εξέλιξη του παραμένοντος λόγου κενών συναρτήσει της ιστορίας φόρτισης-αποφόρτισης των εδαφικών υλικών. Η εργαστηριακή διερεύνηση συμπληρώθηκε από δοκιμές προσδιορισμού της χαρακτηριστικής καμπύλης εδάφους-νερού σε συμπυκνωμένα εδάφη, δοκιμές προσδιορισμού διόγκωσης/κατάρρευσης σε συμπυκνωμένα εδάφη υπό μονοδιάστατες συνθήκες φορτίσεως, και δοκιμές ανεμπόδιστης θλίψης και θλίψης κατά γενέτειρα σε αναζυμωμένα εδαφικά υλικά που είχαν υποστεί ξήρανση. Ο συνδυασμός των αποτελεσμάτων αυτών των δύο ειδών δοκιμών επέτρεψε την εκτίμηση της φαινόμενης συνοχής που ανέπτυξαν τα αναζυμωμένα εδαφικά υλικά κατά την ξήρανσή τους. Στο τρίτο μέρος της διδακτορικής διατριβής παρουσιάζεται το νέο θεωρητικό πλαίσιο της μηχανικής συμπεριφοράς των μη κορεσμένων εδαφών που αναπτύχθηκε. Αρχικά παρουσιάζονται τα διατυπωμένα καταστατικά προσομοιώματα για μη κορεσμένα εδαφικά υλικά. Στη συνέχεια παρουσιάζεται το νέο θεωρητικό πλαίσιο που καλύπτει τις δύο ελλείψεις που εντοπίστηκαν από την βιβλιογραφική ανασκόπηση των προσομοιωμάτων: α. Περιγράφει την εξέλιξη της εφελκυστικής αντοχής με την μύζηση έτσι ώστε να είναι δυνατόν να προβλεφθεί οποιαδήποτε δυνατή εξέλιξη της διατμητικής αντοχής μετά την πίεση διείσδυσης αέρα (περαιτέρω αύξηση της αντοχής, σταθεροποίηση ή μείωση).β. Προβλέπει παύση της περαιτέρω μείωσης του λόγου κενών των εδαφικών υλικών από την μύζηση που αντιστοιχεί στον παραμένοντα λόγο κενών και μετά, με ταυτόχρονη ικανότητα κατάληξης σε επιλεγμένη τιμή του παραμένοντος λόγου κενών.