Η επίδραση της χρονικά μεταβαλλόμενης ταχύτητας διάτμησης στην παραμένουσα αντοχή του εδάφους
Creators: name: Κάτσιος, Ευστάθιος Π.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Παραμένουσα αντοχή
Διατμητική αντοχή
Έδαφος
Χρονικά μεταβαλλόμενη ταχύτητα
Residual strength
Shear strength
Soil
Time-dependent rate of displacement

description: Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η διερεύνηση της επίδρασης της χρονικά μεταβαλλόμενης ταχύτητας διάτμησης στην παραμένουσα αντοχή του εδάφους. Η παραμένουσα αντοχή αντιπροσωπεύει την ελάχιστη σταθερή τιμή της διατμητικής αντοχής του εδάφους σε μεγάλες μετατοπίσεις και χρησιμοποιείται για την επίλυση προβλημάτων μεγάλων μετακινήσεων στην Εδαφομηχανική όπως είναι η ευστάθεια πρανών, οι κατολισθήσεις και οι πάσσαλοι έμπηξης. Ειδικότερα, η γνώση της απαιτείται στην περίπτωση της ύπαρξης προϋπαρχουσών ζωνών διάτμησης στο έδαφος, οι οποίες οφείλονται σε μετακινήσεις εδαφικών μαζών, είτε λόγω παλαιότερων κατολισθήσεων, είτε λόγω τεκτονικών δυνάμεων, καθώς και στην περίπτωση εδαφών που παρουσιάζουν προοδευτική αστοχία. Σχεδόν όλες οι προηγηθείσες εργαστηριακές έρευνες σχετικά με την επίδραση της ταχύτητας διάτμησης στην παραμένουσα αντοχή του εδάφους έχουν δείξει ότι ενώ μικρές τιμές της ταχύτητας διάτμησης (ενδεικτικά μικρότερες από 1mm/min) δεν επηρεάζουν πρακτικά καθόλου την παραμένουσα αντοχή του, η επιβολή μεγάλων ταχυτήτων διάτμησης την επηρεάζει σημαντικά. Συγκεκριμένα, έχουν καθιερωθεί τρεις τύποι επίδρασης μεγάλων ταχυτήτων διάτμησης στην παραμένουσα αντοχή: θετική, ουδέτερη και αρνητική όταν παρατηρείται αύξηση, αμελητέα μεταβολή και μείωση της παραμένουσας αντοχής συγκριτικά με την βραδεία παραμένουσα αντοχή υπό συνθήκες πλήρους στράγγισης και μικρή ταχύτητα διάτμησης. Όλες οι έρευνες για την επίδραση της ταχύτητας διάτμησης στην παραμένουσα αντοχή του εδάφους αναφέρονται σχεδόν αποκλειστικά σε δοκιμές που έχουν γίνει υπό σταθερή στο χρόνο ταχύτητα διάτμησης, γεγονός που δεν συμφωνεί με την κινηματική των κατολισθήσεων στη φύση, οι οποίες παρουσιάζουν φάσεις επιταχυνόμενης, σταθερής και επιβραδυνόμενης ταχύτητας. Υπάρχουν όμως ενδείξεις από σχετικά πρόσφατη έρευνα ότι για τα εδάφη με αρνητική συμπεριφορά κατά την ταχεία διάτμηση, η συμπεριφορά αυτή ενδεχομένως να εξαρτάται όχι μόνο από την ταχύτητα διάτμησης, αλλά και από την αρχική μεταβολή αυτής με το χρόνο, την επιτάχυνση (Παπαδόπουλος, 2014). Για την ορθολογική κατά συνέπεια ανάλυση της κινηματικής των κατολισθήσεων, απαιτείται η γνώση της επίδρασης τόσο της ταχύτητας διάτμησης, όσο και της επιτάχυνσης στην παραμένουσα αντοχή του εδάφους. Για τη διερεύνηση της επίδρασης αυτής πραγματοποιήθηκε εργαστηριακή έρευνα, κυρίως με δοκιμές διάτμησης εδαφικού δακτυλίου, σε φυσικά εδάφη και τεχνητά μείγματα στα πλαίσια της διατριβής. Η διατριβή αποτελείται από οκτώ κεφάλαια και τέσσερα παραρτήματα.
description: The subject of the thesis is the investigation on the effect of time dependent rate of displacement on the residual strength of soil. Residual strength represents the minimum constant strength of soil mobilized at large displacements and is required in the solution of large displacements problems in soil mechanics, such as slope stability, landslides and displacement piles. More specifically, its knowledge is required in the case of presence of pre-existing shear zones in the soil mass, due to its previous movements, or reactivated landslides, or tectonic forces, as well as in the case of soils exhibiting progressive failure. Almost all previous laboratory investigations on the effect of displacement rate on the residual strength of soil have shown that whereas small rates of displacement (lower than 1mm/min) have little effect on the residual strength, large rates of displacement have a great influence on it. In particular, three types of displacement rate effect on the residual strength have been established: positive, neutral and negative, when an increase, negligible increase and a decrease in residual strength at fast rates of displacement is observed respectively, compared to the slow residual strength of the soils at slow drained rate of displacement. All the investigations concerning the effect of rate of displacement on the residual strength have considered constant in time rates of displacement, a hypothesis that is not in agreement with the kinematics of landslides in nature, during which phases of accelerating, constant velocity and decelerating movements may be observed. Recent investigation on the behavior of soils with negative rate effect during fast shearing, have shown that their behavior depends not only on the rate of displacement, but also on its change with time, the acceleration (Papadopoulos, 2014). Therefore, the realistic analysis of the kinematics of landslides requires the knowledge of the effect of both rate of displacement and acceleration on the residual strength of soil. In order to investigate these effects a laboratory investigation was performed mainly by means of ring shear tests on natural soils and artificial mixtures in the context of this thesis. The thesis comprises eight chapters and four appendices (A, B, C and D).