υναµικές Ιδιότητες Τεχνητών Οργανικών Εδαφών Dynamic Properties of Model Organic Soils

υναµικές Ιδιότητες Τεχνητών Οργανικών Εδαφών Dynamic Properties of Model Organic Soils ΚΑΛΛΙΟΓΛΟΥ, Π.Α. ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Επιστηµονική Συνεργάτιδα, Α.Π.Θ. ΤΙΚΑ, Θ. Μ. ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Αν. Καθηγήτρια, Α.Π.Θ. ΚΟΝΙΝΗΣ, Γ.Ε. Πολιτικός Μηχανικός, Επιστηµονικός Συνεργάτης, Α.Π.Θ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Το άρθρο παρουσιάζει αποτελέσµατα δοκιµών στήλης-συντονισµού, οι οποίες πραγµατοποιήθηκαν σε δείγµατα τεχνητών οργανικών συνεκτικών εδαφών, που παρασκευάστηκαν από µείγµατα καολίνη µε διάφορα ποσοστά πρωτογενούς χαρτοπολτού. Ερευνάται η σχέση των δυναµικών ιδιοτήτων (µέτρου διάτµησης και λόγου απόσβεσης) µε µια σειρά παραµέτρων όπως η τάση στερεοποίησης, το πλάτος διατµητικής παραµόρφωσης, ο δείκτης πόρων, το ποσοστό των οργανικών, ο δείκτης πλαστικότητας καθώς και η επίδραση της παρουσίας ΝαCl στις ιδιότητες αυτές. Τα αποτελέσµατα συγκρίνονται µε τα αντίστοιχα φυσικών οργανικών καθώς και µη-οργανικών συνεκτικών εδαφών από τη βιβλιογραφία. ABSTRACT: The paper presents the results of resonant-column tests, performed on model organic cohesive soils, prepared by mixing kaolin with paper-pulp at various contents. The effect of various parameters, such as confining pressure, shear strain amplitude, void ratio, organic content, plasticity index as well as the presence of NaCl on dynamic properties (shear modulus and damping ratio) is investigated. The results are compared with the corresponding of natural organic as well as inorganic cohesive soils found in literature. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η σεισµική εδαφική απόκριση έχει αποτελέσει αντικείµενο εκτενούς µελέτης τα τελευταία χρόνια. Πρόσφατα δε, ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχει εκδηλωθεί για τη σεισµική απόκριση οργανικών εδαφών και τυρφών, που αποτελούν το έδαφος έδρασης και θεµελίωσης µεγάλων επιχωµάτων και γεφυρών. Η παρουσία οργανικών στο έδαφος γενικά συνοδεύεται από υψηλές τιµές υγρασίας, συµπιεστότητας και συρρίκνωσης και χαµηλές τιµές υδραυλικής αγωγιµότητας, αντοχής και δυσκαµψίας. Ωστόσο, επειδή τα φυσικά χαρακτηριστικά, η χηµική σύσταση και κυρίως ο βαθµός αποσύνθεσης των οργανικών καθώς και οι δεσµοί που αναπτύσσονται µεταξύ αυτών και των ορυκτών συστατικών των εδαφών ποικίλουν σηµαντικά, τα οργανικά εδάφη εµφανίζουν ιδιαίτερης πολυπλοκότητας δοµή και κατά συνέπεια µεγάλες διακυµάνσεις στη µηχανική και δυναµική τους συµπεριφορά. Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα µιας πειραµατικής µελέτης της επίδρασης της παρουσίας και του ποσοστού της οργανικής ύλης στη δυναµική απόκριση τεχνητών συνεκτικών εδαφών, η οποία πραγµατοποιήθηκε από το Εργαστήριο Εδαφοµηχανικής, Θεµελιώσεων και Γεωτεχνικής Σεισµικής Μηχανικής του Α.Π.Θ. στα πλαίσια της διερεύνησης της συµπεριφοράς σεισµικώς προβληµατικών εδαφών. Καθώς η δυναµική απόκριση των τελευταίων είναι συνάρτηση πολλών µηελεγχόµενων παραµέτρων της εδαφικής δοµής και κατάστασης, κρίθηκε απαραίτητη η χρησιµοποίηση τεχνητών εδαφών. Αντικείµενο της εργασίας είναι ο προσδιορισµός των δυναµικών ιδιοτήτων τεχνητών οργανικών συνεκτικών εδαφών στη συσκευή στήλης- 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 1

Πίνακας 1. Φυσικές ιδιότητες µελετηθέντων εδαφών Table 1. Physical properties of tested soils Έδαφος OC + WL PI Gs e o ** w** %<2µm USCS (%) (%) (%) (%) Κ 54 28 2.692 1.331 48.7 49 CH Κ-Χ-7 7 7 44 2.616 1.512 56.4 - OH Κ-Χ-1-Α 1 9 58 2.58 1.818 69. - OH Κ-Χ-1-Β* 1 112 71 2.58 1.52 59.2 - OH Κ-Χ-3 3 21 122 2.369 2.177 86. - OH *παρασκευάστηκε από το Κ-Χ-1-Α µε προσθήκη NaCl +ποσοστό οργανικής ύλης (προσδιορίστηκε µε τη µέθοδο της ανάφλεξης στους 44 o C, ASTM D2974-87) ** οι παράµετροι αυτές είναι οι αρχικές στις αντίστοιχες δοκιµές στήλης-συντονισµού (η υγρασία προσδιορίστηκε στους 6 o C, ASTM D2216-9) συντονισµού. 2. ΜΕΛΕΤΗΘΕΝΤΑ Ε ΑΦΗ Τα µελετηθέντα τεχνητά οργανικά εδάφη είναι µείγµατα καολίνη (έδαφος Κ) και πρωτογενούς χαρτοπολτού (Χ) σε ποσοστά 7%, 1% & 3% (εδάφη Κ-Χ-7, Κ-Χ-1-Α & Κ-Χ-3 αντίστοιχα). Ο χαρτοπολτός προέρχεται από κωνοφόρα δέντρα της Ρωσίας και αποτελείται κατά 99% από οργανική ύλη. Για τη µελέτη της επίδρασης της χηµικής σύστασης του ύδατος των πόρων στη δυναµική συµπεριφορά των οργανικών εδαφών, µελετήθηκε το έδαφος Κ- Χ-1-Β, το οποίο παρασκευάστηκε από το µείγµα καολίνη µε 1% χαρτοπολτό και απεσταγµένο νερό µε NaCl (.33Ν διάλυµα NaCl). Τούτο έγινε καθώς πολύ συχνά οργανικά εδάφη συναντώνται στη φύση σε παράκτιες περιοχές, όπου το νερό περιέχει άλατα. Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει τις φυσικές ιδιότητες των µελετηθέντων οργανικών εδαφών καθώς και του καθαρού καολίνη που χρησιµοποιήθηκε, για λόγους σύγκρισης. Όπως φαίνεται, πρόκειται για συνεκτικά εδάφη χαµηλής έως µέσης περιεκτικότητας σε οργανική ύλη. Επίσης, όπως στα φυσικά οργανικά εδάφη έτσι και εδώ παρατηρείται αύξηση της πλαστικότητας, του δείκτη πόρων και της συµπιεστότητας µε αυξανόµενο το ποσοστό των οργανικών (Παπαδόπουλος, Καλλιόγλου και Τίκα, 26). Τα δείγµατα των τεχνητών οργανικών εδαφών προετοιµάστηκαν µε αρχική υγρασία 1.3 έως 1.7 µεγαλύτερη του ορίου υδαρότητας. Στη συνέχεια στερεοποιήθηκαν σε συνθήκες µονοδιάστατης στερεοποίησης στην κατακόρυφη τάση των 1 kpa. Μόνο στο έδαφος Κ-Χ-3 η κατακόρυφη τάση ήταν 5 kpa. Μετά την ολοκλήρωση της πρωτεύουσας στερεοποίησης, τα δείγµατα βγήκαν από τη µήτρα και διαµορφώθηκαν τα κατάλληλα δοκίµια. 3. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΜΕΘΟ ΟΥ ΣΤΗΛΗΣ-ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ Η συσκευή στήλης-συντονισµού χρησιµοποιείται για τον προσδιορισµό του µέτρου ελαστικότητας (Young), E, του µέτρου διάτµησης, G, του λόγου διαµήκους απόσβεσης, DL, και του λόγου στρεπτικής απόσβεσης, DT, σε µεγάλο εύρος παραµορφώσεων. Η συσκευή που χρησιµοποιήθηκε στα πλαίσια αυτής της εργασίας είναι τύπου πακτωµένου-ελεύθερου άκρου και σχεδιάστηκε από τον Drnevich (1967). Συµπαγές κυλινδρικό δοκίµιο τοποθετείται στο εσωτερικό τριαξονικής κυψέλης και υποβάλλεται σε ισότροπη τάση, σ ο, και εσωτερική πίεση ύδατος πόρων, u b. Η τριαξονική κυψέλη είναι τοποθετηµένη σε στερεά βάση στο δάπεδο. Ηλεκτροµαγνητική διέγερση (δύναµη ή ροπή) επιβάλλεται στο άνω άκρο του δοκιµίου δια µέσου ειδικής πλάκας (ενεργό άκρο). Η αρµονική διέγερση δηµιουργεί διαµήκη (όταν επιβάλλεται δύναµη) ή διατµητική (όταν επιβάλλεται ροπή) κύµατα, τα οποία διαδίδονται έως το άλλο άκρο του δοκιµίου, όπου ανακλώνται. Η συχνότητα διέγερσης µεταβάλλεται έως ότου επέλθει συντονισµός στην πρώτη ιδιοµορφή ταλάντωσης. Τούτο συµβαίνει όταν η διέγερση είναι σε γωνία φάσης 18 ο µε την ταχύτητα στο ενεργό άκρο του δοκιµίου. Μετράται η συχνότητα συντονισµού, το µέγεθος της διέγερσης καθώς και η επιτάχυνση (διαµήκης ή διατµητική όταν επιβάλλεται δύναµη ή ροπή αντίστοιχα). Από τη συχνότητα συντονισµού και τα χαρακτηριστικά του δοκιµίου (διαστάσεις και 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 2

µάζα) και της συσκευής (µάζα και δυσκαµψία του ενεργού άκρου) υπολογίζεται η ταχύτητα των διαµήκων ή διατµητικών κυµάτων και στη συνέχεια το µέτρο ελαστικότητας ή το µέτρο διάτµησης αντίστοιχα. Η παραµόρφωση (επιµήκης ή διατµητική) υπολογίζεται από την επιτάχυνση (διαµήκη ή διατµητική αντιστοίχως). Η απόσβεση υπολογίζεται είτε από την επιτάχυνση, το µέτρο δυσκαµψίας και το µέγεθος της διέγερσης (µέθοδος Α ) είτε από την καταγραφή φθινουσών ταλαντώσεων µετά τη διακοπή της διέγερσης (µέθοδος Β ). Το µέγεθος των δοκιµίων είναι D/L=7.1/14.2 cm και 3.6/7.1 cm (D: διάµετρος και L:µήκος). Η µεταβολή του ύψους του δοκιµίου κατά τη διάρκεια της στερεοποίησης και της ταλάντωσης µετράται µε ειδικό αισθητήρα µετακίνησης (LVDT). Η µεταβολή του όγκου του δοκιµίου και της πίεσης του ύδατος των πόρων µετράται µε τη βοήθεια ψηφιακού αυτοµατοποιηµένου οργάνου (GDS). Στα πλαίσια αυτής της εργασίας χρησιµοποιήθηκαν δοκίµια µε ονοµαστικές διαστάσεις D/L=7.1/14.2 cm. Ο κορεσµός των δοκιµίων έγινε µε τη µέθοδο της επιβολής αυξηµένης εσωτερικής πίεσης του ύδατος των πόρων (back pressure). Στη συνέχεια ακολούθησε στερεοποίηση στην επιθυµητή σ ο και επιβολή της στρεπτικής αρµονικής µικρού έως µεγάλου πλάτους για τη µέτρηση του µέτρου διάτµησης, G, και του λόγου απόσβεσης, DT, (µέθοδος Α ) σε διάφορα επίπεδα διατµητικής παραµόρφωσης. Μετρήσεις πραγµατοποιήθηκαν σε διάφορες ισότροπες τάσεις στο ίδιο δοκίµιο. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3.1 Μέτρο διάτµησης σε µικρά πλάτη παραµόρφωσης Στα Σχήµατα 1 και 2 παρουσιάζεται το µέγιστο µέτρο διάτµησης, G max, στα διάφορα επίπεδα της ενεργής ισότροπης τάσης, σ ο, που µετρήθηκαν για τα εδάφη του Πίνακα 1. Συγκεκριµένα, στο πρώτο σχήµα δίνονται τα αποτελέσµατα των εδαφών Κ-Χ-7, Κ-Χ-1-Α και Κ-Χ-3, τα οποία συγκρίνονται µε τα αντίστοιχα του καολίνη για τη µελέτη της επίδρασης του ποσοστού των οργανικών. Μέχρι το ποσοστό του 7% δεν παρατηρείται 6 6 γ=4x1-6 γ=5.6x1-6 γ=2.8x1-6 G max (MPa) 4 2 γ=8.5x1-6 γ=7.7x1-6 γ=1.5x1-5 γ=1.3x1-5 γ=9.3x1-6 γ=4.8x1-6 G max (MPa) 4 2 γ=4.1x1-6 γ=7.5x1-6 γ=9.3x1-6 γ=4.8x1-6 γ=1.5x1-5 γ=1.1x1-5 1 2 3 K 1.89-1.331 K-X-7 1.118-1.4 K-X-1-A 1.134-1.682 K-X-3 1.743 Σχήµα 1. Μεταβολή του µέγιστου µέτρου διάτµησης µε την ισότροπη ενεργή τάση Figure 1. Maximum shear modulus versus isotropic confining effective stress γ=1.5x1-5 1 2 3 K-X-1-A 1.134-1.682 K-X-1-B 1.12-1.274 Σχήµα 2. Επίδραση του NaCl στη µεταβολή του µέγιστου µέτρου διάτµησης µε την ισότροπη ενεργή τάση Figure 2. Effect of NaCl on variation of maximum shear modulus versus isotropic confining effective stress 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 3

µεταβολή του G max, ενώ για τα µεγαλύτερα ποσοστά παρατηρείται µείωση του G max µε την αύξηση των οργανικών σε κάθε επίπεδο της σ ο που µελετήθηκε. Στο δεύτερο σχήµα δίνονται τα αποτελέσµατα του εδάφους Κ-Χ- 1-Β τα οποία συγκρίνονται µε τα αντίστοιχα του Κ-Χ-1-Α. Όπως φαίνεται, η παρουσία του NaCl προκαλεί αύξηση του G max και µείωση του e σε κάθε επίπεδο της σ ο που µελετήθηκε. Στο Σχήµα 3 παρουσιάζονται οι τιµές του κανονικοποιηµένου µέτρου διάτµησης, G max /f(e), στα διάφορα επίπεδα της ενεργής ισότροπης τάσης, σ ο, για όλα τα εδάφη που µελετήθηκαν, καθώς επίσης και στην τάση πεδίου για φυσικά οργανικά συνεκτικά εδάφη που δίνονται στη βιβλιογραφία µε ποσοστό οργανικών 2-15% και δείκτη πλαστικότητας 1-3 % (Καλλιόγλου, Τίκα και Πιτιλάκης, 21, Καλλιόγλου, 23, Τίκα και Κονίνης, 24). Η εξίσωση του δείκτη πόρων που χρησιµοποιήθηκε είναι f(e)=e -1.2. Τα αποτελέ- Gmax/f(e)(MPa) 1 G max=2.8 x σ o.54 / e 1.2 1 1 1 1 f(e)=1 / e 1.2 K 1.89-1.331 K-X-7 1.118-1.4 K-X-1-A 1.134-1.682 K-X-1-B 1.12-1.274 K-X-3 1.743 ΦΥΣΙΚΑ ΟΡΓΑΝΙΚΑ.496-1.235 Ε ΑΦΗ Σχήµα 3. Μεταβολή του κανονικοποιηµένου µέγιστου µέτρου διάτµησης µε την ισότροπη ενεργή τάση Figure 3. Normalized maximum shear modulus versus isotropic confining effective stress σµατα συγκρίνονται µε την ακόλουθη εξίσωση για µη-οργανικά συνεκτικά εδάφη µε ποσοστό ανθρακικών συστατικών µικρότερο του 5% (Kallioglou, Tika and Pitilakis, 25): G max =2.8 x σ ο.54 x e -1.2 (1) όπου G max σε MPa και σ ο σε kpa. Όπως φαίνεται, προκύπτει συµφωνία µεταξύ των αποτελεσµάτων της εργασίας αυτής µε την Εξίσωση (1), µε εξαίρεση το έδαφος Κ-Χ-1-Β που λόγω της παρουσίας του NaCl δίνει µεγαλύτερες τιµές. Η απόκλιση των αποτελεσµάτων των φυσικών οργανικών εδαφών που παρατηρείται, οφείλεται στην πολυπλοκότητα της δοµής που παρουσιάζουν τα εδάφη αυτά στη φύση. 3.2 Λόγος απόσβεσης σε µικρά πλάτη παραµόρφωσης Στα Σχήµατα 4 και 5 παρουσιάζεται ο ελάχιστος λόγος απόσβεσης, DT min, στα διάφορα επίπεδα της ενεργής ισότροπης τάσης, σ ο, που µετρήθηκε. Συγκεκριµένα, στο πρώτο σχήµα δίνονται τα αποτελέσµατα των εδαφών Κ-Χ-7, Κ-Χ-1-Α και Κ-Χ-3, τα οποία DTmin (%) 6 4 2 γ=1.1x1-5 γ=1.5x1-5 γ=9.3x1-6 γ=4.8x1-6 γ=1.5x1-5 γ=4x1-6 γ=8.5x1-6 γ=1.3x1-5 γ=7.7x1-6 1 2 3 K 1.89-1.331 K-X-7 1.118-1.4 K-X-1-A 1.134-1.682 K-X-3 1.743 γ=5.6x1-6 Σχήµα 4. Μεταβολή του ελάχιστου λόγου απόσβεσης µε την ισότροπη ενεργή τάση Figure 4. Minimum damping ratio versus isotropic confining effective stress 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 4

6 6 γ=1.5x1-5 DTmin (%) 4 2 γ=9.3x1-6 γ=4.8x1-6 γ=7.5x1-6 γ=2.8x1-6 γ=4.1x1-6 DTmin (%) 4 2 1 2 3 K-X-1-A 1.134-1.682 K-X-1-B 1.12-1.274 Σχήµα 5. Επίδραση του NaCl στη µεταβολή του ελάχιστου λόγου απόσβεσης µε την ισότροπη ενεργή τάση Figure 5. Effect of NaCl on variation of minimum damping ratio versus isotropic confining effective stress συγκρίνονται µε τα αντίστοιχα του καολίνη. Παρατηρείται αύξηση του DT min µε την αύξηση του ποσοστού των οργανικών σε κάθε επίπεδο της σ ο που µελετήθηκε. Επίσης η επίδραση της σ ο στις τιµές του DT min αυξάνεται µε την αύξηση του ποσοστού των οργανικών. Στο δεύτερο σχήµα δίνονται τα αποτελέσµατα του εδάφους Κ-Χ-1-Β τα οποία συγκρίνονται µε τα αντίστοιχα του Κ-Χ-1-Α. Όπως φαίνεται, η παρουσία του NaCl προκαλεί µείωση του DT min σε κάθε επίπεδο της σ ο που µελετήθηκε. Στο Σχήµα 6 γίνεται σύγκριση µεταξύ των τιµών του ελάχιστου λόγου απόσβεσης, DT min, σε διάφορες τιµές του δείκτη πόρων, e, που προσδιορίστηκαν για τα εδάφη της εργασίας αυτής µε τις αντίστοιχες που δίνονται στη βιβλιογραφία για φυσικά οργανικά συνεκτικά εδάφη στην τάση πεδίου (Καλλιόγλου, Τίκα και Πιτιλάκης, 21, Καλλιόγλου, 23, Τίκα, Κονίνης, 24). Όπως φαίνεται, το εύρος τιµών του DT min είναι παρόµοιο για τα φυσικά και τεχνητά οργανικά συνεκτικά εδάφη. 3.3 Μέτρο διάτµησης και λόγος απόσβεσης σε µεγάλα πλάτη παραµόρφωσης Η επίδραση της διατµητικής παραµόρφωσης, γ, στο µέτρο διάτµησης, G/G max, και στο λόγο απόσβεσης, DT, παρουσιάζεται στα Σχήµατα 7.5 1 1.5 2 e Σύµβολο Έδαφος σ ο (kpa) K 5-2 K-X-7 4-2 K-X-1-A 45-2 K-X-1-B 4-19 K-X-3 4 ΦΥΣΙΚΑ ΟΡΓΑΝΙΚΑ 4-36 Ε ΑΦΗ Σχήµα 6. Μεταβολή του ελάχιστου λόγου απόσβεσης µε το δείκτη πόρων και σύγκριση µε φυσικά οργανικά εδάφη Figure 6. Minimum damping ratio versus void ratio and comparison with natural organic soils και 8 για τάσεις σ ο=4-11 kpa και σ ο=2 kpa αντίστοιχα, για τον καολίνη και τα εδάφη Κ-Χ-7, Κ-Χ-1-Α και Κ-Χ-3. Στα ίδια σχήµατα γίνεται σύγκριση µε τις προτεινόµενες στη βιβλιογραφία καµπύλες G/G max -γ και DT-γ για µη-οργανικά εδάφη. Επίσης στο Σχήµα 7 γίνεται σύγκριση µε ένα φυσικό οργανικό συνεκτικό έδαφος στην τάση πεδίου (Τίκα και Κονίνης, 24). Όπως φαίνεται, το σχήµα και η θέση της καµπύλης G/G max -γ συµφωνούν για όλα τα µελετηθέντα εδάφη, που όµως είχαν διαφορετικές πλαστικότητες και διαφορετικά ποσοστά οργανικών. Συµφωνούν επίσης µε το φυσικό οργανικό έδαφος καθώς και την προτεινόµενη καµπύλη των Sun, Golesorkhi and See (1988) για µη-οργανικά εδάφη µε παρόµοιες τιµές του δείκτη πόρων (e=1-2). Επίσης, η αύξηση του ποσοστού των οργανικών συνεπάγεται µετάθεση της καµπύλης DT-γ η προς τα πάνω (µεγαλύτερες αποσβέσεις). Οι τιµές της απόσβεσης του φυσικού εδάφους σε κάθε επίπεδο διατµητικής παραµόρφωσης είναι µεγαλύτερες συγκριτικά 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 5

1 1.8 (α).8 (α) G/G max.6.4 G/G max.6.4.2.2.1.1.1.1 1 15 (β).1.1.1.1 1 15 (β) 1 1 DT (%) 5 DT (%) 5.1.1.1.1 1.1.1.1.1 1 Σύµβολο Έδαφος σ o (kpa) K 11 K-X-7 1 K-X-1-A 1 K-X-3 4 Φυσικό οργανικό έδαφος (OC=6%, PI=3%, e=1.188 σ =11 o kpa) Vucetic & Dobry, PI=3% (1991) Sun et al., e=1-2 (1988) Σχήµα 7. Μεταβολή (α) του κανονικοποιηµένου µέτρου διάτµησης και (β) του λόγου απόσβεσης µε τη διατµητική παραµόρφωση για τάσεις σ ο=4-11 kpa Figure 7. (α) Normalized shear modulus and (β) damping ratio versus shear strain at stresses σ ο=4-11 kpa Σύµβολο Έδαφος σ o (kpa) K 2 K-X-7 2 K-X-1-A 2 Vucetic & Dobry, PI=3% (1991) Sun et al., e=1-2 (1988) Σχήµα 8. Μεταβολή (α) του κανονικοποιηµένου µέτρου διάτµησης και (β) του λόγου απόσβεσης µε τη διατµητική παραµόρφωση για τάση σ ο=2 kpa Figure 8. (α) Normalized shear modulus and (β) damping ratio versus shear strain at stress σ ο=2 kpa 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 6

G/G max 1.8.6 (α) των καµπυλών G/G max -γ και DT-γ µεταξύ των εδαφών Κ-Χ-1-Α και Κ-Χ-1-Β, σε δύο επίπεδα της σ ο. Όπως φαίνεται, η παρουσία NaCl προκαλεί µικρή µετάθεση της καµπύλης G/G max -γ προς τα αριστερά (λιγότερο ελαστική συµπεριφορά) και της DT-γ ελάχιστα προς τα κάτω (µικρότερες αποσβέσεις). Επίσης, παρατηρείται αµελητέα επίδραση της σ ο στις καµπύλες G/G max -γ και DT-γ. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ DT (%).4.1.1.1.1 1 1 5.1.1.1.1 1 Σύµβολο Έδαφος σ o (kpa) K-X-1-A 1 K-X-1-A 2 K-X-1-B 9 K-X-1-B 19 Vucetic & Dobry, PI=3% (1991) Sun et al., e=1-2 (1988) Σχήµα 9. Επίδραση του NaCl στη µεταβολή (α) του κανονικοποιηµένου µέτρου διάτµησης και (β) του λόγου απόσβεσης µε τη διατµητική παραµόρφωση Figure 9. Effect of NaCl on variation of (α) normalized shear modulus and (β) damping ratio versus shear strain µε τις αντίστοιχες τιµές του τεχνητού εδάφους µε παρόµοιο ποσοστό οργανικών (Κ-Χ-7). Στο Σχήµα 9 παρουσιάζεται µια σύγκριση (β) Τα βασικότερα συµπεράσµατα που προκύπτουν από την παρούσα µελέτη, σε ό,τι αφορά την επίδραση των οργανικών στη δυναµική συµπεριφορά των εδαφών που µελετήθηκαν, είναι τα εξής: α) Το µέγιστο µέτρο διάτµησης µειώνεται µε την αύξηση των οργανικών και για τον υπολογισµό του µπορεί να χρησιµοποιηθεί η Εξίσωση (1). Η διαφορά µε τα φυσικά οργανικά εδάφη οφείλεται στην πολυπλοκότητα της δοµής που παρουσιάζουν τα τελευταία. β) Ο ελάχιστος λόγος απόσβεσης αυξάνεται µε την αύξηση των οργανικών. Επίσης η επίδραση της ενεργής ισότροπης τάσης στις τιµές του ελαχίστου λόγου απόσβεσης αυξάνεται µε την αύξηση των οργανικών. Το εύρος τιµών του DT min (2.1-4.6 %) είναι παρόµοιο µε αυτό των φυσικών οργανικών συνεκτικών εδαφών (1.9-4.2 %). γ) Η επίδραση της ενεργής ισότροπης τάσης στις καµπύλες µεταβολής του µέτρου διάτµησης και του λόγου απόσβεσης µε τη διατµητική παραµόρφωση είναι αµελητέα. ε) Το σχήµα και η θέση της καµπύλης µεταβολής του µέτρου διάτµησης µε τη διατµητική παραµόρφωση συµφωνούν για όλα τα µελετηθέντα εδάφη, που όµως είχαν διαφορετικές πλαστικότητες και διαφορετικά ποσοστά οργανικών, καθώς επίσης και µε το φυσικό οργανικό έδαφος. Η πλέον σηµαντική παράµετρος που καθορίζει το σχήµα και τη θέση της καµπύλης είναι ο δείκτης πόρων. στ) Η αύξηση του ποσοστού των οργανικών συνεπάγεται µετάθεση της καµπύλης µεταβολής του λόγου απόσβεσης µε τη διατµητική παραµόρφωση προς τα πάνω (µεγαλύτερες αποσβέσεις). ζ) Η παρουσία NaCl στα οργανικά εδάφη συνεπάγεται αύξηση του µέγιστου µέτρου διάτµησης, µείωση του λόγου απόσβεσης και µεγαλύτερη αποµείωση του µέτρου διάτµησης µε τη διατµητική παραµόρφωση. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 7

5. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα εργασία έγινε στα πλαίσια του ερευνητικού προγράµµατος της ΓΕ.Γ.Ε.Τ. µε τίτλο: Θεµελίωση Τεχνικών Έργων σε Σεισµικώς «Προβληµατικά» Εδάφη υπό Ισχυρή Σεισµική όνηση. Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης. Vucetic, M. and Dobry, R. (1991), Effect of soil plasticity on cyclic response, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 117, No. 1, pp. 89-17. 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ASTM D2216-9 (1999), Standard test method for laboratory determination of water (moisture) content of soil and rock, American Society for Testing & Materials, Annual Book of Standards, Section 4, Vol. 4.8, pp. 295-298. ASTM D2974-87 (1999), Standard test methods for moisture, ash & organic matter of peat & other organic soils, American Society for Testing & Materials, Annual Book of Standards, Section 4, Vol. 4.8, pp. 288-29. Drnevich, V. P. (1967), Effects of strain history on the dynamic properties of sand, Ph.D. University of Michigan, U.S.A. Καλλιόγλου, Π. Α., Τίκα, Θ. Μ. και Πιτιλάκης, Κ.. (21), υναµικές Ιδιότητες Οργανικών Εδαφών. Πρακτικά Τέταρτου Πανελληνίου Συνεδρίου Γεωτεχνικής και Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, Τόµ. 2, σελ. 163-17. Καλλιόγλου, Π. Α. (23), Μελέτη των δυναµικών ιδιοτήτων εδαφών στη συσκευή στήλης-συντονισµού. ιδακτορική ιατριβή, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης. Kallioglou, P. A., Tika, Th.M. and Pitilakis, K.D. (25), Shear modulus and damping ratio of cohesive soils. Soil Dynamics and Earthquake Engineering Journal (submitted). Παπαδόπουλος, Στ. Μ., Καλλιόγλου, Π. Α. και Τίκα, Θ. Μ. (26), Συµπιεστότητα Τεχνητών Οργανικών Εδαφών. Πρακτικά Πέµπτου Πανελληνίου Συνεδρίου Γεωτεχνικής και Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής (υποβλήθηκε). Sun, J. I., Golesorkhi R. and See, H. B. (1988), Dynamic moduli and damping ratio for cohesive soils, Report No. UCB/EERC- 88/15. Τίκα, Θ. Μ. και Κονίνης, Γ. Ε. (24), Εσωτερική Τεχνική Έκθεση, Εργαστήριο Εδαφοµηχανικής, Θεµελιώσεων και Γεωτεχνικής Σεισµικής Μηχανικής, Τµήµα 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/26 8