Συγκριτική Αξιολόγηση Μεθόδων Μέτρησης του Συντελεστή Κ ο σε Στιφρές Αργίλους Ιλύες

Συγκριτική Αξιολόγηση Μεθόδων Μέτρησης του Συντελεστή Κ ο σε Στιφρές Αργίλους Ιλύες Comparative Evaluation of K o Measurement Methods in Stiff Clays Silts ΠΑΠΑΓΕΩΡΓΙΟΥ, Ε. Πολιτικός Μηχανικός, M.Sc., D.I.C., ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ Α.Ε. ΜΠΟΥΣΟΥΛΑΣ, Ν. Πολιτικός Μηχανικός, M.Sc., ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ Α.Ε. ΚΟΛΛΙΟΣ, Α. ρ. Πολιτικός Μηχανικός, Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Α.Τ.Ε. ΕΓΓΛΕΖΟΣ,. ρ. Πολιτικός Μηχανικός ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στα πλαίσια της γεωτεχνικής έρευνας για την προτεινόµενη επέκταση του Μετρό της Αθήνας από το Σταθµό Πανόρµου µέχρι το Μαρούσι, κατά µήκος της Λεωφόρου Κηφισίας, πραγµατοποιήθηκαν σε συνεκτικό έδαφος επιτόπου και εργαστηριακές δοκιµές προσδιορισµού του συντελεστή ωθήσεως γαιών σε ηρεµία Κ ο. Παρουσιάζονται συνοπτικά τα αποτελέσµατα των επιτόπου δοκιµών πρεσσιοµέτρου και των εργαστηριακών δοκιµών (προσρόφηση υγρασίας µε µέθοδο φίλτρου και ειδικές τριαξονικές δοκιµές Κ ο στερεοποίησης), τα οποία αξιολογούνται. Επιπλέον παρουσιάζεται σύγκριση αυτών µεταξύ τους και µε τη βιβλιογραφία και προτείνονται ενδεικτικές εµπειρικές σχέσεις για χρήση στην επιλογή τιµής σχεδιασµού του συντελεστή Κ ο για υπόγεια έργα. ABSTRACT : During the geotechnical investigation for the proposed extension of the Athens Metro line from Panormou Station to Maroussi, along Kifissias Avenue, a series of in-situ and laboratory tests were performed for the determination of the coefficient of earth pressures at rest K o in cohesive soil. The results obtained from the in-situ pressuremeter tests and from the laboratory tests (filter paper method for soil suction determination and specific triaxial K o consolidation tests) are briefly presented and evaluated. These are also compared with relative literature data and empirical relationships are proposed, in an attempt to enable the selection of K o design values for underground works. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Κατά το πρώτο εξάµηνο του 2004 εκτελέστηκε εκτεταµένη γεωτεχνική έρευνα κατά µήκος της επέκτασης της Γραµµής 3 του Μετρό Αθήνας «Πανόρµου Μαρούσι» µε 58 δειγµατοληπτικές γεωτρήσεις, µέγιστου βάθους 46 m και συνολικού µήκους 1805 m. Η προτεινόµενη χάραξη ακολουθεί κατά κύριο λόγο τη Λεωφόρο Κηφισίας, διατρέχοντας τις περιοχές Νέου Ψυχικού, Χαλανδρίου, Φιλοθέης και Αµαρουσίου. Το συνολικό µήκος της χάραξης είναι κατά προσέγγιση 9 km. Στο Σχήµα 1 παρουσιάζεται απόσπασµα του γεωλογικού χάρτη του ΙΓΜΕ µε την προτεινόµενη χάραξη οριζοντιογραφικά και τις περιοχές από τις οποίες διέρχεται. Σύµφωνα µε το Σχήµα 1, η χάραξη διατρέχει κατά µεγάλο τµήµα της τις µεγάλου πάχους λιµναίες αποθέσεις µαργών και ερυθρών πηλών (σχηµατισµός M s, m, c στο Σχήµα 1), των οποίων τα χαρακτηριστικά αντοχής και παραµορφωσιµότητας διαδραµατίζουν σηµαντικό ρόλο κατά τον προσδιορισµό του καθεστώτος παραµορφώσεων ενός υπογείου έργου, σε περιπτώσεις αντιστήριξης των υπογείων σταθµών και σε θέµατα καθιζήσεων λόγω κατασκευής σηράγγων. Από τα χαρακτηριστικά αυτά, ο συντελεστής ωθήσεως γαιών σε ηρεµία Κ ο αποτελεί ένα από τα πλέον κρίσιµα µεγέθη. Ενδεικτικά, υποεκτίµηση του συντελεστή Κ ο κατά τη µελέτη των τοιχωµάτων ενός υπογείου σταθµού µπορεί να οδηγήσει σε µη συντηρητικό σχεδιασµό αυτών. Αντίστοιχα, σε 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 1

θέµατα σηράγγων η τιµή του Κ ο καθορίζει την «κατανοµή» φόρτισης της σήραγγας λόγω του περιβάλλοντος γεωϋλικού και, κατά συνέπεια, το καθεστώς των οριζοντίων και κατακορύφων παραµορφώσεων (καθιζήσεων) που αναµένεται να επηρεάσουν τη σήραγγα και τις γειτονικές κατασκευές. Για το λόγο αυτό, δόθηκε ιδιαίτερη έµφαση στον καθορισµό της τιµής του Κ ο µε χρήση διαφόρων µεθόδων, κάποιες από τις οποίες χρησιµοποιούνται για πρώτη φορά στην Ελλάδα. Στον Πίνακα 1 παρουσιάζονται οι µέσες τι- µές των γεωτεχνικών παραµέτρων του σχηµατισµού ερυθρής στιφρής αργίλου ιλύος, όπως προσδιορίστηκαν από τις εργαστηριακές δοκιµές φυσικών χαρακτηριστικών και µηχανικών ιδιοτήτων. 2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΣΤΙΦΡΗΣ ΑΡΓΙΛΟΥ ΙΛΥΟΣ Στις περιοχές βόρεια των ορίων των δήµων Ψυχικού Νέου Ψυχικού και Φιλοθέης Χαλανδρίου και σχεδόν µέχρι το τέλος της προτεινόµενης χάραξης (Σχήµα 1) εµφανίζεται στις γεωτρήσεις, κατά κύριο λόγο, σχηµατισµός µεγάλου πάχους από ερυθροπηλούς (στιφρές αργίλους) και κροκαλοπαγή Πλειο-Πλειστοκαινικής ηλικίας, που εµπεριέχει στρώσεις σκληρής ερυθροκάστανης αργίλου, τοπικά χαλικώδους. Στη βάση του σχηµατισµού αυτού συναντώνται κυρίως αργιλικά, συνεκτικά και τοπικά σιµεντοποιηµένα κροκαλολατυποπαγή. Ο σχηµατισµός αυτός θα αναφέρεται στο εξής ως «ερυθρή στιφρή άργιλος ιλύς», κρίθηκε δε ιδιαίτερα σηµαντικός για τη συγκεκρι- µένη επέκταση του Μετρό της Αθήνας λόγω της µεγάλης έκτασης που εµφανίζεται, οριζοντιογραφικά και σε βάθος. Πίνακας 1. Εύρος τιµών χαρακτηριστικών παραµέτρων υπό δοκιµή υλικού Table 1. Range of values of characteristic parameters of the material tested. Μέγεθος τυπικό εύρος min max d 10 (mm) 0.0014 (± 0.0002) 0.0011 0.0022 d 60 (mm) 0.0623 (± 0.0597) 0.0054 0.4049 γ (kn/m 3 ) 19.25 (± 1.23) 14.8 21.3 w (%) 14.02 (± 3.99) 3.3 27 LL (%) 34.95 (± 8.07) 22 56 PI 14.88 (± 5.70) 5 33 q u (kpa) 834.93 (± 507.55) 58 2575 c (kpa) 50.25 (± 24.19) 29 85 φ ( o ) 32.75 (± 4.99) 26 38 Υπόµνηµα: M s, m, c: λιµναίες αποθέσεις µαργών και ερυθρών πηλών, µε συχνές παρεµβολές κροκαλοπαγών και ψαµµιτών. M s, c, l, m: αδροµερείς ποταµολιµναίοι σχηµατισµοί. Σχήµα 1. Απόσπασµα Γεωλογικού Χάρτη ΙΓΜΕ µε προτεινόµενη Χάραξη Figure 1. A part of IGME Geological Map with the proposed Alignment. 3. ΕΠΙΤΟΠΟΥ ΟΚΙΜΕΣ ΠΡΕΣΣΙΟΜΕΤΡΗ- ΣΕΩΝ Εκτελέστηκαν δύο πρεσσιοµετρικές γεωτρήσεις (Σχήµα 1: Θέση 1 περιοχή ΟΑΚΑ, Θέση 2 περιοχή Παραδείσου), δίπλα σε αντίστοιχες δειγµατοληπτικές γεωτρήσεις. Χρησιµοποιήθηκε πρεσσιόµετρο τύπου Menard, γαλλικής κατασκευής, µε τορπίλη APAGEO SEGELM, τύπου BX (d t = 60 66 mm, d c = 58 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 2

mm), όπου d t η διάµετρος του διατρητικού εξοπλισµού και d c η εξωτερική διάµετρος της κεντρικής κυψέλης. Οι δοκιµές πραγµατοποιήθηκαν κάθε 2 m βάθους, µε αύξηση της επιβαλλόµενης πίεσης ανά 50 kpa και χρονικό διάστηµα επιβολής της εκάστοτε τιµής πίεσης 15, 30 και 60 sec. Από τις πρεσσιοµετρικές δοκιµές εκτιµήθηκε έµµεσα ο συντελεστής Κ ο. Στο Σχήµα 2 παρουσιάζεται η µεταβολή της ελάχιστης και µέγιστης τιµής του συντελεστή ωθήσεως γαιών Κ ο σε συνάρτηση µε το βάθος και για τις δύο θέσεις εκτέλεσης πρεσσιοµετρικών δοκιµών. Οι τιµές Κ ο που προσδιορίστηκαν για τις τεχνητές αποθέσεις δεν συµπεριλαµβάνονται στα διαγράµµατα, διότι δεν αφορούν τον υπό µελέτη σχηµατισµό ερυθρής στιφρής αργίλου ιλύος που κυριαρχεί στην περιοχή. Επισηµαίνεται ότι οι τιµές µικρότερες του 0.30 (ελάχιστη αποδεκτή τιµή για το σχεδιασµό) που εµφανίζονται στη Θέση 2 αποδίδονται στο τοπικά αυξηµένο ποσοστό χαλίκων και άµµου. 4. ΟΚΙΜΕΣ ΕΚΤΙΜΗΣΗΣ ΤΗΣ ΤΑΣΗΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ ΥΓΡΑΣΙΑΣ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟ- Ο ΦΙΛΤΡΟΥ Οι δοκιµές εκτίµησης της τάσης προσρόφησης βασίζονται στη µέτρηση του ποσοστού υγρασίας w f που προσροφάται από φίλτρα τοποθετηµένα µέσα στα δοκίµια. Η µέτρηση του w f µέσω φίλτρου πραγµατοποιήθηκε µε τη χρήση δύο µεθόδων: (α) κατά Crilliy και Chandler (1992) και (β) κατά ASTM D5298. Οι διαφορές των δύο αυτών µεθόδων αφορούν στον τρόπο εκτέλεσης της δοκιµής και στην επιλογή των φίλτρων. Ενδεικτικά, στην πρώτη µέθοδο τοποθετούνται φίλτρα σε τρεις διατο- µές, από ένα φίλτρο ανά διατοµή, ενώ στη δεύτερη µέθοδο τοποθετούνται τρία επάλληλα φίλτρα σε µια διατοµή. Ο συσχετισµός των τιµών των ποσοστών υγρασίας w f µε τιµές τάσης προσρόφησης P k έγινε µέσω διαφορετικών εµπειρικών καµπυλών για καθεµία από τις παραπάνω µεθόδους στα Σχήµατα 3 και 4 αντίστοιχα. Τέλος, υπολογίστηκαν οι τιµές του συντελεστή Κ ο µε βάση την παρακάτω σχέση (Chandler et al., 1992): K o = [P k (σ v A s ) λ] / [σ v (1 A s )] (1) Σχήµα 2. Εύρος διακύµανσης συντελεστή Κ ο σε πρεσσιοµετρικές δοκιµές στις Θέσεις 1 και 2 Figure 2. Variation range of coefficient K o in pressuremeter tests at Locations 1 and 2. όπου: P k η εκτιµηθείσα τάση προσρόφησης σ v η ενεργός κατακόρυφη τάση A s ο συντελεστής πίεσης πόρων κατά Skempton λ σταθερά που υποδηλώνει την αύξηση των ενεργών τάσεων σε δοκίµια στιφρών αργίλων λόγω διατάραξης. Οι τιµές των σταθερών A s (=1/3) και λ (=50 kpa) που χρησιµοποιούνται στην εξίσωση (1) προέρχονται από τιµές που έχουν ήδη προσδιοριστεί εµπειρικά για τη στιφρή άργιλο Λονδίνου (Chandler et al., 1992). 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 3

Εκτελέστηκαν δοκιµές µέτρησης ποσοστού υγρασίας w f σε 16 δοκίµια συνολικά. Ειδικότερα, σε 4 δοκίµια χρησιµοποιήθηκε η µέθοδος κατά Crilliy και Chandler (1992) ενώ στα υπόλοιπα 12 δοκίµια πραγµατοποιήθηκαν δύο σειρές δοκιµών (8 δοκίµια στην πρώτη σειρά και 4 στη δεύτερη) µε τη µέθοδο ASTM D5298. Στα Σχήµατα 3 και 4 παρουσιάζονται οι καµπύλες αναφοράς για κάθε µέθοδο, µε βάση τις οποίες συσχετίστηκαν αντίστοιχα οι τιµές ποσοστού υγρασίας φίλτρων και τάσης προσρόφησης. Οι τιµές του συντελεστή Κ ο που προσδιορίστηκαν µε τη χρήση της σχέσης (1) παρουσιάζονται συναρτήσει της αντίστοιχης ενεργού τάσης σ v στο Σχήµα 5. Από το σχήµα αυτό προκύπτει µεγάλη διασπορά στις τιµές του συντελεστή Κ ο, κάποιες από τις οποίες κρίνονται εµφανώς µη αποδεκτές (π.χ. αρνητικές ή µεγαλύτερες του συντελεστή παθητικών ωθήσεων K p ). Σχήµα 3. Καµπύλη συσχέτισης w f P k κατά Crilliy και Chandler (1992) για w f 47% Figure 3. Correlation curve between w f and P k according to Crilly and Chandler (1992) for w f 47%. Σχήµα 5. Μεταβολή συντελεστή Κ ο συναρτήσει της σ v Figure 5. Variation of coefficient K o with σ v. Σχήµα 4. Καµπύλη συσχέτισης w f P k κατά ASTM D5298 Figure 4. Correlation curve between w f and P k according to ASTM D5298. Η παραπάνω εικόνα τιµών Κ ο οφείλεται, κατά κύριο λόγο, στην αντίστοιχα µεγάλη διασπορά των µετρηθεισών τιµών w f, η οποία αποδίδεται σε σηµαντική διακύµανση του ιλυοαµµώδους κλάσµατος στα χρησιµοποιηθέντα δοκίµια. ευτερευόντως, οι προκύπτουσες µη αποδεκτές τιµές του συντελεστή Κ ο αποδίδονται στα εξής: (α) οι µετρηθείσες τιµές υγρασίας φίλτρου w f βρίσκονται στα όρια εφαρµογής των εµπειρικών συσχετίσεων P k w f (π.χ. τιµές w f < 25% για τη µέθοδο κατά Crilliy και Chandler (1992)) (β) η σχέση (1) µε τιµή της σταθεράς λ = 50 kpa, επειδή ακριβώς έχει εξαχθεί για τα ιδιαίτερα στιφρά ανώτερα 12 m της αργίλου Λονδίνου, είναι ενδεχοµένως ακατάλληλη για τη λιγότερο στιφρή µελετούµενη άργιλο, ιδιαίτερα σε βάθη µεγαλύτερα των 15 m. Με βάση τα παραπάνω, οι τιµές του Κ ο που 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 4

προκύπτουν µε την παρούσα µεθοδολογία κρίνονται ως µη χρησιµοποιήσιµες, χωρίς ωστόσο η µεθοδολογία αυτή καθεαυτή να κρίνεται µη αξιόπιστη, λαµβάνοντας ιδιαίτερα υπόψη, ότι πρόκειται για την πρώτη εφαρµογή της στην Ελλάδα. Αντιθέτως, εµπεριέχει ενθαρρυντικά πλεονεκτήµατα για ευρύτερη εφαρµογή της στο µέλλον. Πρόκειται για µέθοδο χαµηλού κόστους, µε εύκολη και απλή διαδικασία, η οποία µπορεί να αποκτήσει γενικότερη χρήση µε πιθανή αναπροσαρµογή της συσχέτισης P k w f, αλλά κυρίως µε κατάλληλη διαµόρφωση της σχέσης (1), π.χ. ως προς την τιµή της σταθεράς λ. Για τους λόγους αυτούς συνιστάται η περαιτέρω εφαρµογή της. 5. ΕΙ ΙΚΕΣ ΤΡΙΑΞΟΝΙΚΕΣ ΟΚΙΜΕΣ CK o Στα πλαίσια των εργαστηριακών δοκιµών πραγµατοποιήθηκαν ειδικές τριαξονικές δοκι- µές προσδιορισµού του συντελεστή Κ ο σε τρία δοκίµια διαµέτρου 50 mm και ύψους 100 mm από τις θέσεις 1 και 2 του Σχήµατος 1. Επισηµαίνεται η δυσκολία που συναντήθηκε στη διαµόρφωση των δοκιµίων, λόγω παρουσίας χαλίκων στα αρχικά δείγµατα των υπόψη γεωτρήσεων. Οι δοκιµές περιελάµβαναν τρεις φάσεις: (α) κορεσµός των δοκιµίων µέχρι Β > 0.98, (β) ανισότροπη στερεοποίηση έως σ v = σ' vo / 2 υπό συντελεστή Κ ο = 0.5, ο οποίος εκτιµήθηκε κατά Jaky (1944) µε βάση τα υπάρχοντα εργαστηριακά δεδοµένα, και (γ) ανισότροπη στερεοποίηση µε διατήρηση αµετάβλητης διαµέτρου των δοκιµίων µέσω σταδιακής µεταβολής της σ h, κατά την οποία προσδιορίζεται η τιµή του συντελεστή Κ ο. Στη συνέχεια ακολούθησε τριαξονική θλίψη υπό αστράγγιστες συνθήκες, τα αποτελέσµατα της οποίας βρίσκονται εκτός του αντικειµένου του παρόντος άρθρου. Στο Σχήµα 6, που ακολουθεί, παρουσιάζεται η µεταβολή του συντελεστή Κ ο συναρτήσει της σ v (kpa) για καθένα από τα τρία εξετασθέντα δοκίµια. Από το Σχήµα 6 καθίσταται εµφανές ότι, κατά τη διάρκεια της φόρτισης και των τριών δοκιµίων µέχρι την εκάστοτε τιµή της σ' vo οι αντίστοιχες τιµές του συντελεστή Κ ο στις επιτόπου συνθήκες είναι ίσες µε 0.38, 0.42, 0.41 για τα δοκίµια 1, 2 και 3 αντίστοιχα. Σχήµα 6. Μεταβολή του Κ ο συναρτήσει της σ v από τις τριαξονικές δοκιµές CKo Figure 6. Variation of Κ ο with σ v from the triaxial tests. Ειδικότερα, κατά τη διάρκεια της φόρτισης µέχρι την επιτόπου τιµή της κατακόρυφης ενεργού τάσης σ vο, παρατηρείται µικρή µείωση της τιµής του συντελεστή Κ ο, η οποία πιθανώς σχετίζεται µε το ότι στην αρχική φάση της δοκιµής επιβλήθηκε τιµή Κ ο = 0.5, µεγαλύτερη από την επιτόπου. Η υπόθεση αυτή ενισχύεται από το γεγονός ότι η καµπύλη της φόρτισης (ειδικά στα δοκίµια 1 και 3) για τιµές σ v κοντά στην τιµή σ vo τείνει ασυµπτωτικά στις επιτόπου τιµές Κ ο, οι οποίες είναι εµφανώς µικρότερες της αρχικής Κ ο = 0.5. Στον Πίνακα 2 παρουσιάζονται οι τιµές του συντελεστή Κ ο για κανονικά στερεοποιηµένες αργίλους (NC) που προκύπτουν µε τη χρήση εµπειρικών σχέσεων από τη διεθνή βιβλιογραφία. Οι τιµές της γωνίας τριβής φ και του δείκτη πλαστικότητας PI που χρησιµοποιού- 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 5

νται στις παρακάτω σχέσεις προέρχονται από τον Πίνακα 1. Πίνακας 2. Εύρος τιµών Κ ο (NC) αργίλων από διεθνή βιβλιογραφία Table 2. Range of K o values for (NC) clays from international literature. Brooker & Ireland (1965) Alpan (1967) Holz & Kovacs (1981) χρησιµοποιηθείσα σχέση τιµή Κ ο K o = 0.95 sinφ 0.405 Κ ο = 0.19 + 0.233 log 10 (PI) 0.463 K o = 0.44 + 0.0042 (PI) 0.502 Οι τιµές του Κ ο που εκτιµώνται στον Πίνακα 2 συµφωνούν γενικά µε τις τιµές του επιτόπου Κ ο που προκύπτουν από τις εκτελεσθείσες ειδικές τριαξονικές δοκιµές. Επιπλέον, οι καµπύλες αποφόρτισης των παραπάνω δοκιµίων προσφέρονται για εκτίµηση της επίδρασης του λόγου προφόρτισης OCR στο συντελεστή Κ ο. Για υπερστερεοποιη- µένες αργίλους (OC) ισχύει η ακόλουθη σχέση µεταξύ του συντελεστή Κ ο και του λόγου OCR: Κ ο (OC) = K o (NC) OCR n (2) όπου: K o (NC) η τιµή Κ ο για κανονικά στερεοποιηµένο εδαφικό υλικό K o (OC) η τιµή Κ ο για το ίδιο υλικό µε λόγο προστερεοποίησης OCR. Η εκτίµηση της τιµής του εκθέτη n που συµ- µετέχει στη Σχέση (2) προκύπτει από το Σχή- µα 7, στο οποίο παρουσιάζεται (σε λογαριθ- µική κλίµακα) η µεταβολή του λόγου Κ ο (OC) / K o (NC) συναρτήσει του OCR, µε βάση τη σχέση (2). Από το Σχήµα 7 προκύπτει ότι ο εκθέτης n είναι ίσος µε 0.644, 0.401 και 0.451 για τα δοκίµια 1, 2 και 3 αντίστοιχα. Τελικά, προτείνεται ως µέση τιµή του εκθέτη n η τιµή 0.50. Στον Πίνακα 3 παρουσιάζονται συγκριτικά δεδοµένα για τις τιµές που µπορεί να πάρει ο εκθέτης n στη Σχέση (2), µε βάση εµπειρικές σχέσεις από τη διεθνή βιβλιογραφία. Οι τιµές της γωνίας τριβής φ και του δείκτη πλαστικότητας PI που χρησιµοποιούνται στις παρακάτω σχέσεις προέρχονται από τον Πίνακα 1. Σχήµα 7. Εύρος διακύµανσης συντελεστή Κ ο συναρτήσει του λόγου OCR Figure 7. Variation of coefficient K o with OCR. Πίνακας 3. Εύρος τιµών εκθέτη n (OC) αργίλων από διεθνή βιβλιογραφία Table 3. Range of n values for (OC) clays from international literature. χρησιµοποιηθείσα σχέση τιµή n Mayne & Kulhawy (1982) n = sinφ 0.54 Wroth & n = 0.42 Houlsby (PI < 40%) (1985) 0.42 Alpan (1967) n = 0.54 10 (-PI/281) 0.48 Οι τιµές του εκθέτη n που προσδιορίζονται από τις εµπειρικές σχέσεις του Πίνακα 3 συµφωνούν µε την εκτίµηση της τιµής του από το Σχήµα 7. 6. ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΕΜΠΕΙ- ΡΙΚΕΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΥ Κ ο Στις προηγούµενες ενότητες παρουσιάστηκαν µετρήσεις του συντελεστή Κ ο για το σχηµατισµό της ερυθράς στιφρής αργίλου ιλύος, οι οποίες προέκυψαν από επιτόπου πρεσσιοµετρικές δοκιµές, από εργαστηριακές δοκιµές εκτίµησης της τάσης προσρόφησης µε τη µέθοδο φίλτρου και από ειδικές τριαξονικές δοκιµές. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 6

Σχήµα 8. Αποτελέσµατα µετρήσεων του συντελεστή Κ ο συναρτήσει της σ v και Προτεινόµενη Καµπύλη Σχεδιασµού Figure 8. K o measurement data with σ v and Proposed Design Curve. Τα αποτελέσµατα όλων των παραπάνω µετρήσεων παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στο Σχήµα 8 συναρτήσει της σ v, προκειµένου να γενικευθεί η χρήση τους ως δεδοµένα σχεδιασµού. Συγκεκριµένα, στο Σχήµα 8 εµφανίζονται οι µετρήσεις των πρεσσιοµετρικών δοκιµών (και στις δύο εξεταζόµενες θέσεις του Σχήµατος 1) ως εύρος κοινής ζώνης, εφόσον πρόκειται για τον ίδιο σχηµατισµό. Στα δεδοµένα του Σχήµατος 8 δεν συµπεριλαµβάνονται οι τιµές Κ ο για το επιφανειακό στρώµα των τεχνητών αποθέσεων, δηλαδή κατά προσέγγιση για τιµές σ v < 80 kpa. Παρουσιάζονται επίσης οι τρεις τιµές επιτόπου Κ ο που προέκυψαν από τις ειδικές τριαξονικές δοκιµές για καθένα από τα τρία εξεταζόµενα δοκίµια, καθώς και το εύρος τιµών Κ ο που εξάγεται µε τη χρήση εµπειρικών σχέσεων από τη διεθνή βιβλιογραφία για κανονικά στερεοποιηµένες αργίλους (NC). Επισηµαίνεται ότι οι τιµές Κ ο που προέκυψαν µε βάση την εκτίµηση της τάσης προσρόφησης µε τη µέθοδο φίλτρου κρίθηκαν µη χρησιµοποιήσιµες και συνεπώς δεν εµπεριέχονται στο Σχήµα 8. Από τα δεδοµένα του Σχήµατος 8 προκύπτει η προτεινόµενη καµπύλη σχεδιασµού, η οποία περιγράφεται από την ακόλουθη σχέση, καθώς και οι περιβάλλουσες αυτής: Κ o όπου: p a 0.49 ± 0.08 σ ' v (3) 1. 43 σ ' v 0.14 + 0.20 pa ( ) = 0. 3 η ατµοσφαιρική πίεση (100 kpa). Σχήµα 9. Αποτελέσµατα µετρήσεων του συντελεστή Κ ο συναρτήσει του βάθους και Προτεινόµενη Καµπύλη Σχεδιασµού Figure 9. K o measurement data with depth and Proposed Design Curve. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 7

Συµπληρωµατικά ως προς το Σχήµα 8 παρουσιάζεται το Σχήµα 9, στο οποίο η καµπύλη σχεδιασµού που προκύπτει µε βάση τα δεδοµένα των πρεσσιοµετρικών δοκιµών περιγράφεται από την προτεινόµενη σχέση των Ritsos et al. (2005) για τον εξεταζόµενο σχηµατισµό της ερυθράς στιφρής αργίλου ιλύος συναρτήσει του βάθους z: K o = (6 / z) + 0.25 (3) Από τη σύγκριση µεταξύ των δύο Σχηµάτων 8 και 9 προκύπτει ότι οι σχέσεις σχεδιασµού που χρησιµοποιήθηκαν και στις δύο περιπτώσεις είναι αρκετά παρεµφερείς. Η αύξηση της τιµής του Κ ο που παρατηρείται στα Σχήµατα 8 και 9 συναρτήσει της µείωσης του σ v και του βάθους αντίστοιχα είναι ιδιαίτερα σαφής, για τιµές σ v µικρότερες των 200 kpa ή για βάθη µικρότερα των 15 m. Το φαινόµενο αυτό θα πρέπει να αποδοθεί σε υπερστερεοποίηση του εξεταζόµενου υλικού, η οποία θα µπορούσε να είχε διαπιστωθεί από αξιόπιστες δοκιµές συµπιεσοµέτρου κατά βάθος, σε συνδυασµό και µε τη χρήση της σχέσης (2). 7. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Οι συγγραφείς της εργασίας αυτής θα ήθελαν να ευχαριστήσουν τη διοίκηση της ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ Α.Ε. για τη δυνατότητα δηµοσίευσης της εργασίας αυτής. Επίσης επιθυµούν να µνηµονεύσουν τη συµβολή των Χ. Κυριαζή και Φ. Νάκου του Τµήµατος Γεωτεχνικών Μελετών και των Γ. Ροβολή και Μ. Νόβακ του Τµήµατος Τεχνικής Γεωλογίας της ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ Α.Ε. Επισηµαίνεται ότι τα επιχειρήµατα και τα συµπεράσµατα που περιέχονται στην παρούσα εργασία αποτελούν προσωπικές απόψεις των συγγραφέων και δεν απηχούν αναγκαστικά την επίσηµη άποψη της ΑΤΤΙΚΟ ΜΕΤΡΟ Α.Ε. 8. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Alpan, I. (1967), The empirical evaluation of the coefficient K o and K or, Soils and Foundations, No. 7(1), pp. 31-40. Andersen, K. H. (1975), Repeated loading on clay. Summary and Interpretation of test results, Research Report, Norwegian Geotechnical Institute, No. 74037-9. ASTM D5298-94 (1994), Standard test method for measurement of soil potential (suction) using filter paper, U.S.A. Brooker, E. W. and Ireland, H. O. (1965), Earth pressures at rest related to the stress history, Canadian Geotechnical Journal, No. 2, pp. 1-15. Chandler, R. J., Crilliy, M. S. and Mongomery - Smith, G. (1992), A low-cost method of assessing clay dessication for low-rise buildings, Proc. Inst. Civ. Eng., Civil Engineering, pp. 82-89. Crilliy, M. S. and Chandler, R. J. (1993), A method of determining the state of dessication in clay soils, B.R.E. Information Paper, IP 4/93. Jaky, J. (1944), The coefficient of earth pressure at rest, Journal of Hungarian Architects and Engineers, 78 (22), pp. 355-358. Holz, R. D. and Kovacs, W. D. (1981), An introduction to Geotechnical Engineering, Englewood Cliffs, NJ (Prentice Hall). Leong, E. C., He, L. and Rahardjio, H. (2002), Factors affecting the filter paper method for total and matrix suction measurements, Journal of Geotechnical Testing, Volume 25, No. 3. Mayne, P. W. and Kulhawy, F. H. (1982), K o OCR relationships in soils, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 108 (6), pp. 851-872. Ritsos, A., Migiros, G., Kollios, A., Kolovaris, E. (2005), Evaluation of pressuremeter tests performed within the formations of the Athens basin, 50 Years of Pressuremeters International Symposium, Pressio 2005, Paris, Volume 1, pp. 645-652. Wroth, C. P. and Houlsby, G. T. (1985), Soil mechanics: property characterization and analysis procedures, Proceedings of 11 th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Fransisco, Vol. 1, pp. 1-56. Γεωλογικός χάρτης ΙΓΜΕ, φύλλο «Κηφισιά», κλ. 1:50000. Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ε.Π.Ε., Παρουσίαση και Αξιολόγηση Αποτελεσµάτων ειδικών Τριαξονικών δοκιµών CΚ o, τεύχος υποβληθέν στην Α.Μ. µε κωδικό 3GK0EN180R906B / 313958, 4/2005. Ε ΑΦΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ε.Π.Ε., Εκτίµηση του λόγου Κ ο ερυθράς αργίλου ιλύος στο Τµήµα χάραξης Πανόρµου Μαρούσι, τεύχος υποβληθέν στην Α.Μ. µε κωδικό 312876, 3/2005. 5ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, Ξάνθη, 31/5-2/6/2006 8