Jacek Mierczyński
Proces upłynnienia nawodnionego gruntu
Instytut Budownictwa Wodnego PAN, Gdańsk
Upłynnienie: nagła utrata zdolności przenoszenia obciążeń przez na-
wodniony grunt niespoisty spowodowana zewnętrznym zaburzeniem
(trzęsienie ziemi, sztorm, wybuch).
Przykłady skutków upłynnienia gruntu
(http://www.ce.washington.edu/~liquefaction/ )
Osiadanie podłoża pod budynkami (Niigata, 1964)
Uszkodzenie nabrzeża portowego (Kobe, 1995)
Podstawowe wielkości opisujące szkielet gruntowy
V
=
V
s
+
V
p
gęstość właściwa:
ρ
s
=
m
/
V
s
gęstość objętościowa:
ρ
d
=
m
/V
porowatość:
n
=
V
p
V
=
ρ
s
−
ρ
d
ρ
s
wskaźnik porowatości:
e
=
V
p
V
s
=
ρ
s
−
ρ
d
ρ
d
=
n
1 − n
stopień zagęszczenia:
I
D
=
e
max
−
e
e
max
−
e
min
Próbka gruntu w aparacie trójosiowego
ściskania:
u
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
ä
p
u
ä
ä
q
ä
ä
ä
ä
ä
ä
u
u
σ
x
σ
z
Naprężenia efektywne:
σ
0
x
= σ
x
−
u
σ
0
z
= σ
z
−
u
Naprężenie średnie:
p
0
= (σ
0
z
+ 2σ
0
x
)
/3
„Dewiator” naprężenia:
q
= σ
0
z
−
σ
0
x
= σ
z
−
σ
x
η =
q
p
0
Badania w aparacie trójosiowego ściskania
Rodzaje obciążenia
– monotoniczne
– cykliczne
Warunki przepływu wody
– grunt suchy lub nawodniony ze swobodnym przepływem wody przez pory
– grunt nawodniony bez możliwości przepływu wody przez pory
Mierzone wielkości
– odkształcenia
– zmiany ciśnienia wody w porach
– wytrzymałość na ścinanie
– liczba cykli obciążenia prowadzących do upłynnienia
„Standardowe” ścinanie – badanie wytrzymałości gruntu
(σ
x
= const, σ
x
6 σ
z
(t)
6 σ
max
z
)
0
100
200
300
400
500
0
5
10
15
20
25
30
0
10
20
30
40
50
q
[kPa]
∆
V
/V
0
[‰]
ε
z
[%]
– q
–
∆
V/V
0
Warunek Coulomba-Mohra
(σ
z
−
σ
x
)
= (σ
z
+ σ
x
) sin φ lub q
= p
0
· 6 sin φ
/(3 − sin φ)
0
100
200
300
400
500
0
100
200
300
400
q
[kPa]
p' [kPa]
„Czyste” ścinanie
(p
0
= const, ∆σ
0
x
= −∆σ
0
z
/2)
0
5
10
15
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
ε
v
[‰]
η = q ⁄ p'
0
100
200
300
0
100
200
q
p'
„Czyste” ścinanie
Wpływ początkowego stanu gruntu na zmianę objętości podczas ścinania
−5
0
5
10
15
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
∆V
/V
[‰]
q / p'
e
log p'
Ścinanie w warunkach bez odpływu wody z porów – statyczne upłynnienie
(p
0
0
= 200 kPa, ∆ε
z
/∆t = const ' 10 %/h)
0
50
100
150
200
0
5
10
15
20
25
30
q,
∆
u
[kPa]
ε
z
[%]
– q
–
∆
u
Ścinanie w warunkach bez odpływu wody z porów
Ścieżka naprężeń efektywnych
0
50
100
150
0
50
100
150
200
q
[kPa]
p
′
[kPa]
C-M
linia
niestabilności
Ścinanie w warunkach bez odpływu wody z porów
Ścieżki naprężeń efektywnych odpowiadające różnym wartościom początkowym średniego naprężenia
efektywnego
0
100
200
300
400
500
600
700
0
100
200
300
400
500
600
700
800
q
[kPa]
p' [kPa]
Odciążenie izotropowe w warunkach bez odpływu wody z porów
(q
= const, ∆σ
x
= ∆σ
z
)
0
100
200
0
100
200
q
[kPa]
p' [kPa]
?
Ścinanie cykliczne
Zagęszczanie gruntu suchego
(σ
x
= const, σ
z
= σ
0
z
+ ∆σ
z
· sin ωt)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
10
20
30
40
50
ε
v
[‰]
N
0
0
q
N
0
0
q
p'
o
Ścinanie cykliczne
Upłynnienie gruntu nawodnionego
Ścieżka naprężeń efektywnych
0
20
40
60
80
100
120
0
50
100
150
200
250
q [kPa]
p' [kPa]
q
avr
∆
q
O
A
B
C
D
➤
➤
➤
➤
a)
TEST SC-30
instability line from
monotonic tests
C-M for
loose sand
Ścinanie cykliczne
Upłynnienie gruntu nawodnionego
Generacja ciśnienia wody w porach
0
50
100
150
200
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0
25
50
75
100
N
l
A
B
C
D
b)
D
ε
z
[10
−3
]
∆
u [kPa]
N
∆
u
ε
z
Ścinanie cykliczne
Upłynnienie gruntu nawodnionego
Wpływ amplitudy obciążenia na liczbę cykli, po których następuje upłynnienie gruntu
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
1
10
100
1000
∆
q/p'
0
N
l
4
8
30
37
27
6
14
10
17
16
18
p'
0
= 200
kPa
p'
0
= 100
kPa
Przykłady zagadnień związanych z modelowaniem zjawiska upłynnienia
•
opis deformacji gruntu suchego poddanego różnym stanom obciążenia
(monotonicznego i cyklicznego)
ε
v
= ε
v
(q, p
0
)
•
opis zmian ciśnienia wody w porach i upłynnienia gruntu nawodnionego
obciążanego w warunkach bez odpływu wody z porów
ε
v
(q, p
0
)
= nε
w
(u),
=⇒
u
= u(q, p
0
),
p
0
= p
0
(u)
•
opis własności gruntu w stanie upłynnienia
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
W4 Proces wytwórczy oprogramowania
WEWNĘTRZNE PROCESY RZEŹBIĄCE ZIEMIE
Proces tworzenia oprogramowania
Proces pielęgnowania Dokumentacja procesu
19 Mikroinżynieria przestrzenna procesy technologiczne,
4 socjalizacja jako podstawowy proces spoeczny
modelowanie procesˇw transportowych
Proces wdrazania i monitoringu strategii rozwoju
Wykorzystanie modelu procesow w projektowaniu systemow informatycznych
wyklad 12nowy procesy elektrodowe i korozja
33 Przebieg i regulacja procesu translacji
więcej podobnych podstron