Δυναμικά Χαρακτηριστικά Άμμων Εμποτισμένων με Αιωρήματα Λεπτόκοκκων Τσιμέντων. Dynamic Properties of Sands Injected with Microfine Cement Grouts

Transcript

1 Δυναμικά Χαρακτηριστικά Άμμων Εμποτισμένων με Αιωρήματα Λεπτόκοκκων Τσιμέντων Dynamic Properties of Sands Injected with Microfine Cement Grouts ΠΑΝΤΑΖΟΠΟΥΛΟΣ, Ι.Α. ΑΤΜΑΤΖΙΔΗΣ, Δ.Κ. ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ, Γ.Α. Πολιτικός Μηχανικός, Διδάκτορας, Παν/μιο Πατρών Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής, Παν/μιο Πατρών Πολιτικός Μηχανικός, Καθηγητής, Παν/μιο Πατρών ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Για τον προσδιορισμό του μέτρου διάτμησης και του λόγου απόσβεσης άμμων εμποτισμένων με αιωρήματα λεπτόκοκκων τσιμέντων, εκτελέστηκαν δοκιμές συντονισμού και πιεζοκεραμικών στοιχείων. Οι τιμές του μέτρου διάτμησης κυμάνθηκαν από, έως,gpa και από, έως,5gpa για ενέματα με λόγο νερού προς τσιμέντο ίσο προς και, αντίστοιχα. Οι τιμές του λόγου απόσβεσης κυμάνθηκαν από,7% έως,5%. Αύξηση της πλευρικής τάσης προκαλεί αύξηση του μέτρου διάτμησης και μείωση του λόγου απόσβεσης, ενώ αύξηση του πλάτους διέγερσης προκαλεί μείωση του μέτρου διάτμησης και αύξηση του λόγου απόσβεσης. ABSTRACT : Resonant column and bender element tests were conducted on sand specimens grouted with microfine cement grouts to evaluate their shear modulus and damping ratio. The shear modulus ranged between. and.gpa and between. and.5gpa for grouts with water to cement ratio of and, respectively. The damping ratio ranged from.7% to.5%. Increase of the confining stress results in increased shear modulus and decreased damping ratio, whereas increase of the excitation amplitude results in decreased shear modulus and increased damping ratio.. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η εφαρμογή της μεθόδου των ενέσεων εμποτισμού για τη βελτίωση εδαφικών σχηματισμών, προϋποθέτει και την τεκμηρίωση των μηχανικών ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς των βελτιωμένων εδαφών τόσο υπό συνθήκες στατικής όσο και υπό συνθήκες δυναμικής φόρτισης. Στη διεθνή βιβλιογραφία περιλαμβάνεται πολύ περιορισμένος όγκος πληροφοριών σχετικά με τις δυναμικές ιδιότητες και συμπεριφορά εδαφών εμποτισμένων με λεπτόκοκκα τσιμέντα (Li and Woods 97, Dano and Derache, Dano and Hicher, Delfoss-Ribay et al. ). Οι προηγούμενες διερευνήσεις βασίστηκαν στην εκτέλεση δοκιμών συντονισμού, πιεζοκεραμικών στοιχείων και κυκλικής τριαξονικής φόρτισης και αφορούν, κυρίως, εμποτισμό με αραιά, μη ευσταθή, ενέματα. Προκύπτει ότι για εμποτισμό με αιωρήματα που έχουν λόγο νερού προς τσιμέντο, Ν/Τ, κατά βάρος μεταξύ και, το δυναμικό μέτρο διάτμησης των εμποτισμένων εδαφών κυμαίνεται από περίπου έως GPa, και ο λόγος απόσβεσης κυμαίνεται από,5 έως,5% για τιμές διατμητικής παραμόρφωσης από 5-5 έως - %. Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζεται μέρος των αποτελεσμάτων εκτεταμένης εργαστηριακής διερεύνησης των δυναμικών ιδιοτήτων άμμων εμποτισμένων με κοινά και λεπτόκοκκα τσιμέντα. Η διερεύνηση εκτελέστηκε ώστε να ποσοτικοποιηθεί η βελτίωση της δυναμικής συμπεριφοράς των άμμων και να εκτιμηθεί η επίδραση μιας σειράς παραμέτρων, δηλαδή, του λόγου νερού προς τσιμέντο, της κοκκομετρίας του τσιμέντου, του τύπου του τσιμέντου και της κοκκομετρίας της άμμου. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

2 . ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ Για τις ανάγκες αυτής της εργαστηριακής διερεύνησης χρησιμοποιήθηκαν τρεις τύποι τσιμέντου, δηλαδή ένα καθαρό τσιμέντο Portland (CEM I), ένα σύνθετο τσιμέντο Portland (CEM II/B-M) και ένα ποζολανικό τσιμέντο (CEM IV/B). Στο κείμενο αυτής της εργασίας τα τσιμέντα αυτά αναφέρονται ως Ι.5, ΙΙ.5 και ΙV, αντίστοιχα, επειδή έτσι συμβολίζονται από τον παραγωγό τους. Το ονομαστικό μέγιστο μέγεθος κόκκων, d max, αυτών των τσιμέντων είναι μm. Για την παραγωγή των λεπτόκοκκων τσιμέντων, χρησιμοποιήθηκε ειδικός εργαστηριακός μύλος και παράχθηκαν τρεις επιπλέον κοκκομετρίες από κάθε τύπο τσιμέντου με μέγιστο ονομαστικό μέγεθος κόκκου, d max, περίπου ίσο με μm, μm και μm. Τυπικές κοκκομετρικές καμπύλες φαίνονται στο Σχήμα. Ποσοστό διερχομένων (%) Τσιμέντο II.5 μm μm μm κοινό. Μέγεθος κόκκων ( μm) Σχήμα. Τυπικές κοκκομετρίες των τσιμέντων Figure. Typical cement gradations Η άμμος που χρησιμοποιήθηκε για την εργαστηριακή παραγωγή εμποτισμένων εδαφών είναι θραυστή άμμος λατομείου, ασβεστολιθικής προέλευσης, που χρησιμοποιείται για δοκιμές αντοχών δοκιμίων σκυροδέματος. Με πλύσιμο και κοσκίνισμα διαμορφώθηκαν δύο κοκκομετρίες άμμου με μέγεθος κόκκων μεταξύ των κοσκίνων # - #5 και #5 - #5. Ο μέγιστος και ο ελάχιστος δείκτης κενών των άμμων ήταν, αντίστοιχα,,7 και,7, ενώ η σχετική πυκνότητα κυμάνθηκε από 95% έως 9%, πρίν τον εμποτισμό. Για την παραγωγή των εμποτισμένων δοκιμίων χρησιμοποιήθηκε ειδική εργαστηριακή διάταξη (Σχήμα ) που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ASTM D-. Η χρήση αυτής της διάταξης επιτρέπει την παραγωγή εμποτισμένων εδαφικών δοκιμίων υπό συνθήκες που προσομοιώνουν, κατά το δυνατόν, τις ενέσεις εμποτισμού και είναι έτοιμα για εργαστηριακές δοκιμές χωρίς να απαιτείται οποιαδήποτε ενέργεια που προκαλεί διαταραχή των δοκιμίων. Η άμμος συμπυκνώνεται σε κατάλληλη μήτρα και στη συνέχεια εμποτίζεται με αιώρημα υπό πίεση. Κατ αυτόν τον τρόπο, οι κόκκοι του εδάφους διατηρούνται σε επαφή, λειτουργούν όλοι οι μηχανισμοί πλήρωσης των κενών του εδάφους με αιώρημα και η μόνη διαφορά με τις πραγματικές συνθήκες πεδίου είναι ότι η ροή του ενέματος είναι καθαρά μονοδιάστατη. Τα δοκίμια που προκύπτουν έχουν ύψος mm και διάμετρο 5mm. Οι εμποτισμοί, γενικά, έγιναν σε δοκίμια άμμου που ήταν σε πυκνή και ξηρή κατάσταση με αιωρήματα που είχαν λόγο νερού προς τσιμέντο, Ν/Τ, (κατά βάρος) ίσο προς, και και περιείχαν υπερρευστοποιητή σε ποσοστό,% κατά βάρος ξηρού τσιμέντου. Για κάθε εμποτισμό χρησιμοποιήθηκε όγκος ενέματος ίσος προς το διπλάσιο του όγκου των κενών της άμμου. Για τη μελέτη των δυναμικών ιδιοτήτων των εμποτισμένων άμμων αλλά και των συστατικών τους (καθαρή άμμος, ίζημα τσιμέντου) εκτελέστηκαν δοκιμές συντονισμού και καμπτόμενων πιεζοκεραμικών στοιχείων. Κατά τις δοκιμές συντονισμού, τα δοκίμια υποβάλλονταν σε στρεπτική διέγερση υπό συνθήκες άκρων πακτωμένο-ελεύθερο και σε περιβάλλον ολικών τάσεων με τιμές περιβάλλουσας τάσης ίσες προς, 5,, και kpa. Για την εκτέλεση των μετρήσεων με πιεζοκεραμικά στοιχεία, χρησιμοποιήθηκε ένα ζεύγος καμπτόμενων / εκτεινόμενων στοιχείων (Lings and Greening ) που επιτρέπει την εκπομπή και τη λήψη τόσο κυμάτων-p όσο και κυμάτων-s.. ΜΕΤΡΟ ΔΙΑΤΜΗΣΗΣ Στα Σχήματα α και β παρουσιάζονται τυπικά αποτελέσματα των δοκιμών συντονισμού που είναι αντιπροσωπευτικά του συνόλου των αποτελεσμάτων και επιτρέπουν το σχολιασμό της επίδρασης της διατμητικής παραμόρφωσης και της περιβάλλουσας τάσης στην τιμή του μέτρου διάτμησης εμποτισμένων άμμων. Παρατηρείται ότι, για αύξηση της διατμητικής παραμόρφωσης έως περίπου - %, η τιμή του μέτρου διάτμησης παραμένει περίπου σταθερή ή μειώνεται με βραδύ ρυθμό. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

3 ΜΕΤΡΗΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΔΕΞΑΜΕΝΗ ΑΕΡΑΣ ΜΗΤΡΑ ΕΚΡΟΗ ΕΝΕΜΑΤΟΣ ΡΥΘΜΙΣΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΑΕΡΑ ENEMA ANAΔΕΥΤΗΡΑΣ ΠΑΡΟΧΗ ΑΕΡΑ ΕΞΟΔΟΣ ΕΝΕΜΑΤΟΣ Σχήμα. Διάταξη εμποτισμού Figure. Ιnjection system ΠΛΑΣΤΙΚΟΣ ΣΩΛΗΝΑΣ ΣΦΙΓΚΤΗΡΑΣ Παραπέρα αύξηση της διατμητικής παραμόρφωσης, έως περίπου 5 - %, επιφέρει σημαντική μείωση της τιμής του μέτρου διάτμησης που μπορεί να είναι και έως %. Φαίνεται επομένως, να υπάρχει μία περιοχή ανάπτυξης ελαστικών παραμορφώσεων (περίπου, από 5-5 έως - %) η οποία αντιστοιχεί στην περιοχή όπου το μέτρο διάτμησης παραμένει σχεδόν σταθερό, ενώ περαιτέρω αύξηση της διατμητικής παραμόρφωσης ίσως προκαλεί διάσπαση των δεσμών μεταξύ των κόκκων της άμμου και του τσιμέντου ή μικρορωγμές στον ιστό του τσιμέντου, με αποτέλεσμα τη μείωση της στιφρότητας του δοκιμίου. Παρόμοια συμπεριφορά παρατήρησαν και οι Delfosse-Ribay et al. () εκτελώντας δοκιμές συντονισμού σε εμποτισμένες άμμους, λεπτής κοκκομετρίας, με αιώρημα λεπτόκοκκου τσιμέντου με λόγο Ν/Τ περίπου. Η μεταβολή της τιμής της περιβάλλουσας τάσης από kpa έως kpa προκαλεί πολύ μικρή έως αμελητέα αύξηση (% έως 5%) της τιμής του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων με αιωρήματα που έχουν λόγο νερού προς τσιμέντο Ν/Τ=. Αμμοι εμποτισμένες με αιωρήματα που έχουν λόγο Ν/Τ= χαρακτηρίζονται συγκριτικά, από χαμηλότερες τιμές του μέτρου διάτμησης και παρουσιάζουν αύξηση των τιμών του μέτρου διάτμησης με αύξηση της περιβάλλουσας τάσης από kpa έως kpa. Να σημειωθεί ότι οι Li and Woods (97) από δοκιμές συντονισμού σε δοκίμια εμποτισμένης άμμου (παρόμοιας κοκκομετρίας με αυτές της παρούσας έρευνας) με αιώρημα λεπτόκοκκου τσιμέντου και τιμή λόγου Ν/Τ=, παρατήρησαν αύξηση του μέτρου διάτμησης κατά 5% για μεταβολή της περιβάλλουσας τάσης από kpa σε kpa, ενώ οι Delfosse-Ribay et al. (), χρησιμοποιώντας αιώρημα λεπτόκοκκου τσιμέντου με λόγο Ν/Τ, παρατήρησαν ότι η μεταβολή της περιβάλλουσας τάσης από kpa σε kpa προκαλεί αύξηση του δυναμικού μέτρου διάτμησης κατά φορές. Το μέτρο διάτμησης μικρών παραμορφώσεων (δυναμικό μέτρο διάτμησης) προσδιορίστηκε με δοκιμές πιεζοκεραμικών στοιχείων για τιμή της περιβάλλουσας τάσης ίση προς, 5,, και kpa και διατμητική παραμόρφωση της τάξης του - %. Διαπιστώθηκε ότι το μέγεθος της περιβάλλουσας τάσης δεν έχει σημαντική επίδραση στην τιμή του δυναμικού μέτρου διάτμησης αφού οι μεταβολές που μετρήθηκαν ήταν από μηδενικές έως και περίπου 5%. Η παρατήρηση αυτή είναι σε συμφωνία με στοιχεία από τη βιβλιογραφία (Dano and Hicher ). Οι τιμές του δυναμικού μέτρου διάτμησης που προέκυψαν από τις δοκιμές πιεζοκεραμικών στοιχείων είναι, γενικά, υψηλότερες από τις αντίστοιχες των δοκιμών συντονισμού, κατά % έως %. Αυτό είναι αναμενόμενο αφού οι δοκιμές πιεζοκεραμικών στοιχείων προκαλούν μικρότερες τιμές διατμητικών παραμορφώσεων σε σχέση με τις δοκιμές συντονισμού. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν στο πλαίσιο αυτής της διερεύνησης, υποδεικνύουν ότι ο τύπος του τσιμέντου και η κοκκομετρία της άμμου δεν είναι παράγοντες που έχουν σημαντική επίδραση στην τιμή του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων. Οι διαφορές που μετρήθηκαν στην τιμή του μέτρου διάτμησης δεν ξεπερνούν το % έως 5%, για όλο το εύρος τιμών της διατμητικής ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

4 5 kpa σ kpa 9 Άμμος: # - # 5 Τσιμέντο: II. 5, d max=μm, = (α) σ kpa 5 kpa kpa kpa kpa 7 5 kpa σ kpa σ 5 kpa kpa kpa kpa Άμμος: # 5 - # 5 (β) Τσιμέντο: II. 5, d max=μm, = Μέτρο διάτμησης, G (MPa) Άμμος: # - #5 Τσιμέντο: II. 5, d max=μm, σ=5 kpa (γ) d max μm μm μm Άμμος: # - #5 Τσιμέντο: II. 5, =, σ =5 kpa (δ) Άμμος: # - #5 Τσιμέντο: II. 5, = σ =5 kpa d max μm μm μm Σχήμα. Mέτρο διάτμησης εμποτισμένων άμμων Figure. Shear modulus of grouted sands (ε) Διατμητική παραμόρφωση, γ (%) Άμμος: # - #5 Τσιμέντο: IV. 5, d =μm, = max (στ) Εμποτισμένη άμμος Ίζημα τσιμέντου Καθαρή άμμος παραμόρφωσης και της περιβάλλουσας τάσης που εξετάστηκε. Σε αντίθεση με τα προηγούμενα, ο λόγος νερού προς τσιμέντο (Ν/Τ), κυρίως, αλλά και η κοκκομετρία του τσιμέντου έχουν σημαντική επίδραση στις τιμές του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων. Τα αποτελέσματα που φαίνονται στο Σχήμα γ είναι χαρακτηριστικά της επίδρασης του λόγου Ν/Τ στην τιμή του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων. Φαίνεται καθαρά ότι άμμοι εμποτισμένες με πυκνό αιώρημα (Ν/Τ=) εμφανίζουν σημαντικά μεγαλύτερες τιμές του μέτρου διάτμησης σε σχέση με άμμους εμποτισμένες με σχετικά αραιά αιωρήματα (Ν/Τ= και ) ανεξάρτητα από τη διατμητική παραμόρφωση. Συγκεκριμένα, μείωση του λόγου Ν/Τ κατά % (απο σε ) προκαλεί μικρή αύξηση των τιμών του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων (κατά % έως 5%) ενώ μείωση του λόγου Ν/Τ κατά % (από σε ) προκαλεί σημαντική αύξηση του μέτρου διάτμησης (κατά % έως %). Οι Dano and Derache () αναφέρουν ότι μείωση του ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

5 λόγου Ν/Τ του αιωρήματος κατά % και 5% προκάλεσε αύξηση στο μέτρο διάτμησης μικρών παραμορφώσεων κατά 5% και 5%, αντίστοιχα, σε δοκίμια άμμου παρόμοιας κοκκομετρίας με αυτή της παρούσας έρευνας εμποτισμένα με αιώρημα λεπτόκοκκου τσιμέντου και τιμή λόγου Ν/Τ. Στα Σχήματα δ και ε παρουσιάζεται η επίδραση της κοκκομετρίας του τσιμέντου, συμπεριλαμβανομένου και του κοινού τσιμέντου (d max =μm), στις τιμές του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων. Παρατηρείται ότι οι τιμές του μέτρου διάτμησης της εμποτισμένης άμμου με αιώρημα κοινού τσιμέντου είναι χαμηλότερες σε σχέση με τις αντίστοιχες τιμές των λεπτόκοκκων τσιμέντων. Συγκεκριμένα, για το σύνολο των δοκιμών που εκτελέστηκαν, οι τιμές του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων με αιωρήματα κοινού τσιμέντου είναι μικρότερες, κατά 5% έως %, σε σχέση με τις τιμές των εμποτισμένων άμμων με αιωρήματα λεπτόκοκκων τσιμέντων. Παρατηρείται επιπλέον ότι η αύξηση της λεπτότητας του τσιμέντου (από d max = μm σε d max =μm και μm) προκαλεί μείωση της τιμής του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων που μπορεί να κυμαίνεται από 5% έως και 55%. Διαπιστώνεται, επομένως, ότι η συνεχής αύξηση της λεπτότητας του τσιμέντου δεν οδηγεί απαραίτητα σε αντίστοιχη αύξηση του μέτρου διάτμησης. Στο Σχήμα στ παρουσιάζεται τυπικό παράδειγμα σύγκρισης των τιμών του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων με τις τιμές του μέτρου διάτμησης των συστατικών των εμποτισμένων δοκιμίων που ελέγχθηκαν. Σημειώνεται ότι η σύγκριση γίνεται μόνο για εμποτισμούς με αιωρήματα που έχουν λόγο Ν/Τ= επειδή τα δυναμικά χαρακτηριστικά ιζημάτων των τσιμέντων έχουν προσδιοριστεί μόνο για ιζήματα αιωρημάτων με αυτό τον λόγο Ν/Τ. Παρατηρείται ότι το μέτρο διάτμησης των εμποτισμένων άμμων είναι πολλαπλάσιο του μέτρου διάτμησης των καθαρών άμμων και έως διπλάσιο του μέτρου διάτμησης των ιζημάτων των τσιμέντων. Η βελτίωση στην τιμή του μέτρου διάτμησης της καθαρής άμμου που οφείλεται στον εμποτισμό μπορεί να ποσοτικοποιηθεί με βάση το λόγο της τιμής του μέτρου διάτμησης της εμποτισμένης άμμου, G, προς την τιμή του μέτρου διάτμησης της καθαρής άμμου, G α, όπως φαίνεται στο Σχήμα. Παρατηρείται ότι η τιμή του λόγου G/G α αυξάνεται με τη μείωση της τιμής του λόγου Ν/Τ και μειώνεται με την Λόγος βελτίωσης, G / G α σ =5 kpa σ= kpa Διατμητική παραμόρφωση, γ (%) Σχήμα. Βελτίωση του μέτρου διάτμησης των καθαρών άμμων Figure. Improvement of the shear modulus of clean sands αύξηση της τιμής της περιβάλλουσας τάσης. Συγκεκριμένα, για περιβάλλουσα τάση ίση προς 5kPa, τα αιωρήματα με λόγο Ν/Τ=, και βελτίωσαν το μέτρο διάτμησης της καθαρής άμμου από έως φορές, από έως φορές και από έως 5 φορές, αντίστοιχα. Για περιβάλλουσα τάση ίση προς kpa, τα αιωρήματα με λόγο Ν/Τ=, και, βελτίωσαν το μέτρο διάτμησης της καθαρής άμμου από έως φορές, από 5 έως 7 φορές και από έως φορές, αντίστοιχα. Τέλος, πρέπει να σημειωθεί ότι η επίδραση της τιμής της διατμητικής παραμόρφωσης στο λόγο G/G α είναι μικρή έως αμελητέα, τουλάχιστον για το πεδίο τιμών των παραμορφώσεων που μελετήθηκε, αν και γενικά υπάρχει μία τάση αύξησης του λόγου βελτίωσης με την αύξηση της τιμής της διατμητικής παραμόρφωσης κυρίως όσο μειώνεται ο λόγος Ν/Τ. Οι Dano and Hicher () και Delfosse-Ribay et al. (), εκτελώντας παρόμοια διερεύνηση του δυναμικού μέτρου διάτμησης λεπτής άμμου ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος 5

6 εμποτισμένης με αιώρημα λεπτόκοκκου τσιμέντου με Ν/Τ= έως, διαπίστωσαν τιμές του G/G α μεταξύ και.. ΛΟΓΟΣ ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ Στα Σχήματα 5α και 5β παρουσιάζονται τυπικά αποτελέσματα των δοκιμών συντονισμού που είναι χαρακτηριστικά του συνόλου των αποτελεσμάτων και επιτρέπουν το σχολιασμό της επίδρασης της διατμητικής παραμόρφωσης και της περιβάλλουσας τάσης στην τιμή του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων. Παρατηρείται ότι αύξηση της τιμής της διατμητικής παραμόρφωσης προκαλεί αύξηση της τιμής του λόγου απόσβεσης, για κάθε τιμή της περιβάλλουσας τάσης, κατά περίπου % έως %, με ρυθμό που, γενικά, αυξάνεται όσο αυξάνεται η διατμητική παραμόρφωση. Η συμπεριφορά αυτή μπορεί να ερμηνευτεί αν θεωρηθεί ότι η αύξηση της διατμητικής παραμόρφωσης προκαλεί μερική διάσπαση των δεσμών του τσιμέντου με τους κόκκους της άμμου ή μικρορωγμές στο ίζημα του τσιμέντου, με αποτέλεσμα την αύξηση της κινητικότητας των κόκκων και, κατά συνέπεια, την αύξηση του λόγου απόσβεσης της εμποτισμένης άμμου. Η αύξηση της τιμής της περιβάλλουσας τάσης από kpa έως kpa, προκαλεί, γενικά, μείωση της τιμής του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων κατά περίπου 5% έως %, με το βαθμό επίδρασης να μειώνεται όσο ο λόγος νερού προς τσιμέντο μειώνεται. Αυτή η παρατήρηση μπορεί να θεωρηθεί αναμενόμενη αφού η αύξηση της τιμής της περιβάλλουσας τάσης προκαλεί επιπλέον παρεμπόδιση της κινητικότητας των κόκκων της άμμου του εμποτισμένου εδάφους. Επιπλέον, όσο ο λόγος νερού προς τσιμέντο μειώνεται, οι δεσμοί του τσιμέντου με τους κόκκους της άμμου γίνονται πιο ισχυροί με αποτέλεσμα η κινητικότητα των κόκκων της άμμου να είναι εξαρχής ισχυρά περιορισμένη και να μην επηρεάζεται σημαντικά από την αύξηση της περιβάλλουσας τάσης. Η επίδραση του λόγου νερού προς τσιμέντο στην τιμή του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων δεν είναι μονοσήμαντη, όπως φαίνεται και από τα στοιχεία που παρουσιάζονται στο Σχήμα 5γ. Μείωση του λόγου Ν/Τ από σε προκαλεί αύξηση της τιμής του λόγου απόσβεσης, έως και κατά 5%, ενώ επί πλέον μείωση της τιμής του λόγου Ν/Τ από σε προκαλεί μείωση της τιμής του λόγου απόσβεσης έως και κατά 75%. Αύξηση της τιμής της περιβάλλουσας τάσης έχει παρόμοιο αποτέλεσμα αλλά σε μικρότερο βαθμό. Η επίδραση της κοκκομετρίας του τσιμέντου στις τιμές του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων μπορεί να εκτιμηθεί με βάση τα στοιχεία που παρουσιάζονται στα Σχήματα 5δ και 5ε. Παρατηρείται ότι δεν υπάρχει έντονη αλλά ούτε και συστηματική επίδραση της μείωσης του μεγέθους των κόκκων ενός τσιμέντου (από d max =μm έως d max =μm). Συγκεκριμένα, σε σχέση με το κοινό τσιμέντο (d max =μm), το τσιμέντο με d max =μm φαίνεται να εμφανίζει ελαφρώς μεγαλύτερες τιμές του λόγου απόσβεσης (έως % περίπου), ενώ το τσιμέντο με d max =μm παρουσιάζει ελαφρώς μικρότερες τιμές του λόγου απόσβεσης (έως % περίπου). Εάν εξαιρεθούν τα κοινά τσιμέντα (d max μm), η μείωση του μεγέθους των κόκκων των τσιμέντων από d max =μm σε μm και μm, οδηγεί σε μείωση του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων και ιδιαίτερα για τα πιο αραιά αιωρήματα και για τιμές διατμητικής παραμόρφωσης μικρότερες από 5* - %. Ο τύπος του τσιμέντου δεν έχει ιδιαίτερη επίδραση στις τιμές του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων. Ιδιαίτερα για τον μεγαλύτερο λόγο νερού προς τσιμέντο (Ν/Τ=), οι διαφορές που προέκυψαν είναι αμελητέες. Ομοίως, η επίδραση της κοκκομετρίας της άμμου στις τιμές του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων, δεν είναι σημαντική αλλά ούτε και συστηματική. Βέβαια, πρέπει να τονιστεί ότι η διερεύνηση που έγινε αφορούσε μόνο δύο κοκκομετρίες άμμων. Στο Σχήμα 5στ παρουσιάζονται τιμές του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων σε σύγκριση με τιμές του λόγου απόσβεσης των συστατικών των εμποτισμένων δοκιμίων που ελέγχθηκαν. Σημειώνεται ότι η σύγκριση γίνεται μόνο για εμποτισμούς με αιωρήματα που έχουν λόγο Ν/Τ= επειδή τα δυναμικά χαρακτηριστικά των ιζημάτων των τσιμέντων έχουν προσδιοριστεί μόνο για ιζήματα με αυτό τον λόγο Ν/Τ. Παρατηρείται ότι για εύρος διατμητικών παραμορφώσεων από - % έως - %, περίπου, και ανεξάρτητα από τον τύπο του τσιμέντου, την κοκκομετρία του τσιμέντου και την περιβάλλουσα τάση, ο λόγος απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων είναι περίπου ίσος με το λόγο απόσβεσης των ιζημάτων τσιμέντου και μεγαλύτερος από το λόγο απόσβεσης της καθαρής άμμου. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος

7 .5. kpa σ (α) 5 Άμμος: # 5 - # 5 Τσιμέντο: II. 5, d =μm, = max (β) Λόγος απόσβεσης, D ( % ).5 kpa σ kpa 5 kpa. kpa kpa kpa.5 Άμμος: # - # 5 Τσιμέντο: II. 5, d max=μm, = Άμμος: # - #5 Τσιμέντο: II. 5, d max=μm, σ =5 kpa (γ) Άμμος: # - #5 Τσιμέντο: II. 5, =, σ = kpa d max μm μm μm (ε) Σχήμα 5. Λόγος απόσβεσης εμποτισμένων άμμων Figure 5. Damping ratio of grouted sands kpa σ Διατμητική παραμόρφωση, γ (%) kpa kpa 5 kpa kpa kpa kpa Άμμος: # - #5 Τσιμέντο: II. 5, =, σ =5 kpa d max μm μm (δ) μm Άμμος: # - #5 Τσιμέντο: IV. 5, d =μm, = max σ Καθαρή άμμος Εμποτισμένη άμμος Ίζημα (στ) τσιμέντου Στο Σχήμα παρουσιάζεται η βελτίωση του λόγου απόσβεσης της εμποτισμένης άμμου, D, σε σχέση με το λόγο απόσβεσης της καθαρής άμμου, D α. Παρατηρείται ότι η τιμή του λόγου D/D α εξαρτάται από την τιμή του λόγου νερού προς τσιμέντο. Συγκεκριμένα ο λόγος Ν/Τ= προκαλεί τη σημαντικότερη βελτίωση με τιμές λόγου D/D α που κυμαίνονται από έως και, ο λόγος Ν/Τ= φαίνεται να εμφανίζει τις χαμηλότερες τιμές βελτίωσης (D/D α από έως και ), ενώ ο λόγος Ν/Τ= εμφανίζει ενδιάμεσες τιμές του λόγου D/D α (από έως και ). Η επίδραση της τιμής της διατμητικής παραμόρφωσης φαίνεται ότι δεν είναι μονοσήμαντη, δεδομένου ότι για αύξηση της τιμής από - % σε - % προκαλείται αύξηση του λόγου D/D α (περίπου κατά 5% έως %), ενώ παραπέρα αύξηση της τιμής από - % σε - % προκαλεί μείωση του λόγου D/D α. Η συμπεριφορά αυτή μπορεί να ερμηνευτεί αν ληφθεί υπόψη η σημαντική αύξηση του λόγου απόσβεσης της καθαρής άμμου για διατμητική παραμόρφωση μεγαλύτερη του 5* - %, όπως φαίνεται και στο Σχήμα 5στ. ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος 7

8 Λόγος βελτίωσης, D / D α σ =5 kpa σ= kpa Διατμητική παραμόρφωση, γ (%) Σχήμα. Βελτίωση του λόγου απόσβεσης των καθαρών άμμων Figure. Improvement of the damping ratio of clean sands 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Με βάση τα αποτελέσματα που προέκυψαν και τις παρατηρήσεις που έγιναν στο πλαίσιο αυτής της εργαστηριακής διερεύνησης, μπορούν να διατυπωθούν τα εξής συμπεράσματα:. Οι τιμές των δυναμικών ιδιοτήτων των εμποτισμένων άμμων εξαρτώνται από τις συνθήκες υπό τις οποίες προσδιορίζονται εργαστηριακά. Αύξηση της τιμής της περιβάλλουσας τάσης προκαλεί αύξηση της τιμής του μέτρου διάτμησης και μείωση της τιμής του λόγου απόσβεσης. Αύξηση της τιμής της διατμητικής παραμόρφωσης προκαλεί μείωση της τιμής του μέτρου διάτμησης και αύξηση της τιμής του λόγου απόσβεσης.. Ο λόγος νερού προς τσιμέντο του ενέματος είναι η σημαντικότερη παράμετρος που επηρεάζει τις τιμές του μέτρου διάτμησης και του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων. Ο τύπος του τσιμέντου, η κοκκομετρία του τσιμέντου και η κοκκομετρία της άμμου δεν αποτελούν ιδιαίτερα σημαντικές παραμέτρους.. Ο εμποτισμός των άμμων με αιωρήματα τσιμέντου προκαλεί σημαντική βελτίωση των τιμών του μέτρου διάτμησης και του λόγου απόσβεσης των καθαρών άμμων.. Η τιμή του μέτρου διάτμησης των καθαρών άμμων, που εμποτίζονται με αιωρήματα με λόγο Ν/Τ=, και αυξάνεται, κατά μέσο όρο, 5, 5 και 9 φορές, αντίστοιχα, για τιμή περιβάλλουσας τάσης ίση προς 5kPa ενώ για περιβάλλουσα τάση ίση προς kpa αυξάνεται κατά, και φορές, αντίστοιχα. 5. Η τιμή του λόγου απόσβεσης των καθαρών άμμων αυξάνεται, ως αποτέλεσμα του εμποτισμού, κατά έως φορές με πιο έντονη βελτίωση να προκύπτει από εμποτισμό με αιώρημα με λόγο Ν/Τ=.. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ - ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΕΙΣ Αυτή η εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο εκτέλεσης του ερευνητικού έργου ΕΔ57 του ΠΕΝΕΔ που συγχρηματοδοτήθηκε κατά 75% της Δημόσιας Δαπάνης από την Ευρωπαϊκή Ενωση ΕΚΤ, 5% της Δημόσιας Δαπάνης από το Ελληνικό Δημόσιο ΥΠ.ΑΝ. Γ.Γ.Ε.Τ. και από τον Ιδιωτικό Τομέα. 7. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Dano, C. and Derache, N. (), Grout Injection in the Laboratory, Proceedings, Landmarks in Earth Reinforcement, International Symposium on Earth Reinforcement, Fukuoka, Japan, pp. -. Dano, C., and Hicher, P.-Y. (), Behavior of Uncemented Sands and Grouted Sands before Peak Strength. Soils and Foundations, Vol., No., pp. -9. Delfosse-Ribay, E., Djeran-Maigre, I., Cabrillac, R., and Gouvenot, D. (), Shear Modulus and Damping Ratio of Grouted Sand. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol., pp Li, N. and Woods, R.D. (97), Dynamic Behavior of Grouted Sand, Soil-Structure Interaction Developments in Geotechnical Engineering, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands, Vol., pp. -. Lings, M. L. and Greening, P. D. (), A Novel Bender/Extender Element for Soil Testing, Technical Note, Geοtechnique, Vol. 5, No., pp ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 9/9 /, Βόλος