Δυναμική Συμπύκνωση Χαλαρών Κοκκωδών Εδαφών: Σύγκριση Αποτελεσμάτων μεταξύ Συμβατικών και Νεώτερων Μεθόδων Βελτίωσης

Δυναμική Συμπύκνωση Χαλαρών Κοκκωδών Εδαφών: Σύγκριση Αποτελεσμάτων μεταξύ Συμβατικών και Νεώτερων Μεθόδων Βελτίωσης Dynamic Compaction in Loose Granular Deposits; a Comparison between Results from Conventional and Recent Improvement Methods ΚΟΖΟΜΠΟΛΗΣ, Α.Β. ΒΕΤΤΑΣ, Π. ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ, Α. ΧΛΙΜΙΝΤΖΑΣ, Γ. Πολιτικός Μηχανικός E.M.Π., M. Eng., P.E., G.E., Ο.Τ.Μ. Α.Τ.Ε. Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π., Ο.Τ.Μ. Α.Τ.Ε. Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π., Ομότιμος Καθηγητής Ε.Μ.Π. Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π., M.Sc., D.I.C., Ph.D., Ο.Τ.Μ. Α.Τ.Ε. ΠΕΡΙΛΗΨΗ : Στο παρόν άρθρο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα δυναμικής συμπύκνωσης σε χαλαρά κοκκώδη κορεσμένα εδάφη. Η δυναμική συμπύκνωση εκτελέστηκε αφενός μεν με την συμβατική μέθοδο δυναμικής συμπύκνωσης του Πίπτοντος Φορτίου (DDC) καθώς και με την πιο πρόσφατη μέθοδο Συμπύκνωσης Ταχείας Τύπανσης (RIC). Τα αποτελέσματα της κάθε προσέγγισης βελτίωσης του υπεδάφους παρουσιάζονται, κανονικοποιούνται και συγκρίνονται μεταξύ τους ως προς τα επιτυγχανόμενα βελτιωμένα χαρακτηριστικά και την αποτελεσματικότητά με το βάθος και τη θέση. Τέλος, με κατάλληλη δοκιμαστική προφόρτιση επιβεβαιώνονται οι μέσες παράμετροι συμπιεστότητας του βελτιωμένου εδάφους. ABSTRACT : This study presents the results of dynamic compaction in loose, saturated granular deposits. The dynamic compaction operations were conducted by (a) the conventional method of Falling Weight Treatment (a.k.a. Deep Dynamic Compaction - DDC) and (b) the more recent Rapid Impact Compaction (RIC) method. The results of either soil improvement method are being presented, normalized and compared side by side in regards to the resulting soil improvement characteristics as well as the degree of efficiency with varying depth and location. Last, but not least, the improved mean soil compressibility parameters are validated through an embankment surcharge test. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η δυναμική συμπύκνωση πραγματοποιήθηκε σε παραλιακή περιοχή της αραβικής χερσονήσου στα πλαίσια εργασιών βελτίωσης εδάφους για τη θεμελίωση μονώροφων και πολυώροφων κατασκευών που προορίζονται για μόνιμη κατοικία, τουριστικές, εμπορικές, διοικητικές και άλλες δραστηριότητες. Οι κατασκευές αυτές πλαισιώνονται με ένα ολοκληρωμένο πρόγραμμα έργων υποδομής όπως οδικό δίκτυο, χώροι στάθμευσης, χώροι πρασίνου και αναψυχής, δίκτυα κοινής ωφελείας και εγκαταστάσεις επεξεργασίας αστικών λυμάτων. Η εν λόγω περιοχή χαρακτηρίζεται από πτωχά προς θεμελίωση εδάφη (κυρίως αιολικές άμμοι και αμμώδεις θίνες) ενώ η σεισμικότητα της περιοχής χαρακτηρίζεται έως μέσης έντασης (α,max = 0.22 g). Η βελτίωση του εδάφους κρίθηκε απαραίτητη προκειμένου να εξασφαλιστεί τόσο η φέρουσα ικανότητα υπό στατικές και δυναμικές καταπονήσεις μέσω επιφανειακής θεμελίωσης των κατασκευών, όσο και για να εξασφαλιστούν οι επιθυμητές επιτρεπόμενες τιμές ολικών και διαφορικών καθιζήσεων. Επίσης, είχε ως στόχο την μείωση του υπάρχουσας δυνατότητας για ρευστοποίηση σε περίπτωση σεισμού. 2. ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ / ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ 2.1 Γεωλογία και Σεισμοτεκτονική Η ευρύτερη περιοχή του έργου χαρακτηρίζεται από πρόσφατες αλλουβιακές αποθέσεις (wadi 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 1

deposits), οι οποίες ξεκινούν από τον πόδα των λόφων και συνεχίζονται κατάντη με αυξανόμενο πάχος, σχηματίζοντας τελικά το παραλιακό πεδίο, στο οποίο κείται και η θέση του έργου. Επιφανειακά στη θέση του έργου επικρατούν στρώματα αιολικής άμμου και θινών (aeolian sand and beach/dune sand), καθώς και υποκείμενες αλατούχες στρώσεις αργιλοϊλύος (sabkha saline clay and silt). Ακολουθούν κατά περίπτωση πυκνές άμμοι και σκληρή άργιλος. Από πλευράς γεωτεκτονικής, η αραβική χερσόνησος έχει αποκολληθεί από την αφρικανική λιθοσφαιρική πλάκα και κινείται με κατεύθυνση βόρεια-βορειανατολικά με ρυθμό 3 ως 4 cm το χρόνο. Η κίνηση αυτή την φέρνει σε σύγκρουση με την ευρασιατική πλάκα και έχει προκαλέσει την δημιουργία των οροσειρών Zagros και Makran στο νότιο Ιράν. Οι ζώνες αυτές αποτελούν την κυριότερη πηγή γένεσης σεισμών στην περιοχή του περσικού κόλπου, όπως επιβεβαιώνουν και τα καταγεγραμμένα στοιχεία (Abdalla and Al- Homoud, 2004). Παρόλα αυτά, χαμηλής ως μέσης έντασης σεισμοί έχουν προκληθεί και από τοπικά ρήγματα (εντός της αραβικής χερσονήσου), σύμφωνα με τους πιο πάνω ερευνητές. Για την επιλογή του σεισμού σχεδιασμού του έργου λήφθηκαν υπόψη και οι δύο αυτές διακριτές εστίες πιθανών σεισμών. 2.2 Χαρακτηριστικά εδάφους θεμελίωσης Από τα αποτελέσματα της γεωτεχνικής διερεύνησης στην περιοχή του έργου συνάγεται ότι οι εδαφικές συνθήκες χαρακτηρίζονται κυρίως από την παρουσία χαλαρής έως μέσης πυκνότητας άμμου (SPT κτύποι της τάξης 5 έως 15), λεπτόκοκκης ως μεσόκοκκης, με ποσοστό λεπτόκοκκου υλικού (<#200) 5% ως 15%. Το πάχος του στρώματος αυτού κυμαίνεται από τέσσερα ως οκτώ μέτρα, με κατά κανόνα μεγαλύτερα πάχη πλησίον της παράλιας περιοχής. Κατά τόπους, το στρώμα αυτό επικαλύπτεται επιφανειακά με αργιλοϊλύ πάχους έως ένα περίπου μέτρο. Η υποκείμενη των άμμων στρώση αποτελείται από άργιλο και ιλύ, χαμηλής ως μέσης πλαστικότητας, μετρίως στιφρή ως στιφρή, πάχους μεταξύ δύο και τριών μέτρων. Σε μεγαλύτερα βάθη εμφανίζονται πυκνές ως πολύ πυκνές άμμοι και σκληρές άργιλοι. Λόγω της γειτνίασης με την θάλασσα και των χαμηλών υψομέτρων εδάφους (της τάξης από +1.0 ως +2.0 μέτρα) η στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα βρίσκεται σε βάθη μεταξύ 0.5 και 1.5 μέτρου. 3. ΕΦΑΡΜΟΣΘΕΙΣΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΕΔΑΦΟΥΣ Δεδομένης της κοκκώδους φύσης του εδάφους και της έκτασης του έργου, αποφασίστηκε η βελτίωση του υπεδάφους με μεθόδους δυναμικής συμπύκνωσης. Η βελτίωση αποσκοπούσε στην κατά το δυνατόν μείωση των αναμενόμενων καθιζήσεων (απολύτων και διαφορικών) σύμφωνα προς τις απαιτήσεις των ανωδομών, η θεμελίωση των οποίων προβλέπετο ως επιφανειακή. Για την έγκαιρη επίτευξη της βελτίωσης εδάφους στον χώρο του έργου διατίθεντο δύο τύποι εξοπλισμού μεθόδων βελτίωσης ανάλογα με το πάχος προς βελτίωση: Σε περιοχές όπου απαιτείτο πάχος βελτίωσης υπεδάφους περί τα οκτώ μέτρα, η δυναμική συμπύκνωση εκτελέστηκε με την συμβατική μέθοδο πίπτοντος φορτίου (Falling Weight Treatment / Deep Dynamic Compaction, DDC). Σε περιοχές όπου το βάθος προς βελτίωση περιορίζετο σε τέσσερα ως έξι μέτρα χρησιμοποιήθηκε η πιο πρόσφατη μέθοδος συμπύκνωσης ταχείας τύπανσης (Rapid Impact Compaction, RIC). Οι μέθοδοι αυτές παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές ως προς τον τρόπο εφαρμογής και εκτέλεσης, καθώς και ως προς την αποτελεσματικότητα και το κόστος. 3.1 Μέθοδος του πίπτοντος φορτίου (DDC) Η μέθοδος αυτή έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως τις τελευταίες δεκαετίες κυρίως για τη βελτίωση κοκκωδών εδαφών. Η λειτουργία της είναι απλή: πρόκειται για τη συστηματική ελεύθερη πτώση ενός μεγάλου βάρους από προκαθορισμένο ύψος (Φωτογραφία 1). Η ενέργεια της πτώσης οδηγεί σε αναδιάταξη της σχετικής θέσης των κόκκων του εδάφους μέσω μείωσης του όγκου των κενών και κατά συνέπεια σε συμπύκνωση. Συνήθως η ενέργεια που υιοθετείται είναι μεταξύ 300 και 500 ton-m ανά κτύπο. Στο παρελθόν έχει εφαρμοστεί η παρακάτω σχέση, αρχικά μεν από τους Menard και Broise (1975), κατόπιν δε και από άλλους ερευνητές για την εκτίμηση του βάθους επιρροής της βελτίωσης του υπεδάφους, D (Tan et Al., 2007, Chu et Al., 2009): D = n W h (1) 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 2

όπου W το πίπτον βάρος σε μετρικούς τόνους, h το ύψος πτώσης σε μέτρα και n ένας εμπειρικός συντελεστής ο οποίος μπορεί να κυμαίνεται από 0.3 ως 0.8, ή κατά άλλους ερευνητές από 0.5 ως 1.0, ή ακόμη περί το 0.5 για μη-συνεκτικά εδάφη (Tan et Al., 2007). ανάλογα με την αρχική κατάσταση και την φύση του εδαφικού υλικού, καθώς και την παρουσία υδροφόρου ορίζοντα, κτλ. Το βάθος επιρροής στη συγκεκριμένη περίπτωση έφθασε ως και τα επτά μέτρα, ανάλογα με την επιβαλλόμενη ενέργεια. Φωτογραφία 2. Εκτέλεση βελτίωσης εδάφους μέσω συμπύκνωσης ταχείας τύπανσης (RIC) Photo 2. Soil Improvement Operations via Rapid Impact Compaction (RIC) 4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΕΔΑΦΟΥΣ 4.1 Μέθοδος του πίπτοντος φορτίου (DDC) Φωτογραφία 1. Τυπική διάταξη δυναμικής συμπύκνωσης μέσω πίπτοντος φορτίου (DDC) Photo 1. Typical configuration of Deep Dynamic Compaction (DDC) 3.2 Μέθοδος συμπύκνωσης ταχείας τύπανσης (RIC) Κατά την μέθοδο αυτή μεταλλική κυκλική βάση διαμέτρου 1.5 μέτρου ευρισκόμενη σε συνεχή επαφή με το έδαφος δέχεται επαναλαμβανόμενες κρούσεις από κυλινδρική υδραυλική σφύρα, η οποία πέφτει από σταθερό ύψος 1.20 m με ρυθμό περίπου 30 κτύπων ανά λεπτό (Φωτογραφία 2). Ο εξοπλισμός αυτός προσαρμόζεται στο εμπρόσθιο μέρος ενός συμβατικού ερπυστριοφόρου οχήματος εργοταξίου. Η αλληλουχία των σημείων κρούσης ακολουθεί μια προκαθορισμένη διάταξη και η διαδικασία εκτελείται σε διαδοχικά στάδια, ο αριθμός των οποίων εξαρτάται από τους στόχους του προγράμματος βελτίωσης του υπεδάφους Εργασίες δυναμικής συμπύκνωσης μέσω της συμβατικής μεθόδου πίπτοντος φορτίου πραγματοποιήθηκαν σε περιοχή του έργου όπου το απαιτούμενο βάθος βελτίωσης ήταν περί τα οκτώ μέτρα. Το βάρος του πίπτοντος φορτίου ήταν 20 μετρικοί τόνοι, και το ύψος πτώσης 23 μέτρα. Η συνολική ενέργεια συμπύκνωσης ήταν της τάξης των 350-2 400 ton m / m. Ο έλεγχος της βελτίωσης έγινε τόσο μέσω εκτέλεσης δοκιμών πενετρομέτρου (Cone Penetration Test - CPT) προ και μετά τη βελτίωση, όσο και με τη βοήθεια πρεσσιομετρήσεων τύπου Menard (Pressuremeter Test - PMT), επίσης προ και μετά τη βελτίωση. Τέλος, για μια ακόμη επιβεβαίωση του «στόχου» βελτίωσης του μέτρου συμπίεσης του εδάφους (Εs) έγινε και ανάστροφη ανάλυση σε αποτελέσματα μετρηθεισών καθιζήσεων δοκιμαστικού επιχώματος. Οι Dove et Al. (2000) εισήγαγαν την έννοια του δείκτη βελτίωσης εδάφους (Soil Improvement Index - Id) ως ένα κριτήριο αξιολόγησης της βελτίωσης του υπεδάφους 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 3

Άμμος - Sand 7.5 8.0 m Άμμος - Sand Σχήμα 1: (α) Σύγκριση αποτελεσμάτων αντίστασης κώνου (CPT) πριν και μετά τη δυναμική συμπύκνωση με πίπτον φορτίο (DDC), (β) δείκτης βελτίωσης εδάφους σε γειτονικές θέσεις Figure 1: (a) Comparison of cone resistance (CPT) before and after dynamic compaction via DDC; (b) soil improvement index in neighboring locations βάσει των τιμών της αντίστασης αιχμής (Qc) του πρότυπου κώνου πενετρομέτρησης (CPT), πριν και μετά τη βελτίωση: Qc, μετά I d = 1 (2) Qc, πριν Αύξηση της τιμής του Qc μετά τη βελτίωση (Id>0) σε κάποιο βάθος υποδεικνύει συμπύκνωση, επομένως έτσι μπορεί να προσδιοριστεί το βάθος επιρροής της μεθόδου. Η ανωτέρω σχέση δίνει ένα μέτρο βελτίωσης έμμεσα και για το μέτρο συμπίεσης του εδάφους, Es: Es, μετά I d = 1 (3) Es, πριν Χαρακτηριστικά αποτελέσματα της αντίστασης αιχμής κώνου των δοκιμών CPT σε γειτονικές θέσεις πριν και μετά τη βελτίωση εδάφους μέσω πίπτοντος φορτίου (DDC) παρουσιάζονται στο Σχήμα 1(α). Το Σχήμα 1(β) απεικονίζει τον αντίστοιχο δείκτη βελτίωσης εδάφους Id συναρτήσει του βάθους, για τις ίδιες θέσεις. Βάσει των ανωτέρω, το βάθος επιρροής της βελτίωσης στη θέση αυτή εκτιμάται περί τα 7.5-8 μέτρα, δηλαδή ολόκληρο σχεδόν το στρώμα της άμμου, το οποίο ήταν και ο αρχικός στόχος. Γενικά το βάθος επιρροής στην περιοχή όπου πραγματοποιήθηκε αυτή η μέθοδος βελτίωσης κυμάνθηκε μεταξύ 7 και 8.5 m. Επομένως, ο αντίστοιχος συντελεστής n (εξίσωση 1) προκύπτει μεταξύ 0.33 και 0.40, το οποίο κρίνεται ως ένα διάστημα σχετικά χαμηλό, πλην όμως εντός αναμενόμενων τιμών. Ο μέσος δείκτης βελτίωσης Id εντός της ζώνης επιρροής στο Σχήμα 1(β) είναι 1.11, ενώ σε ολόκληρη την περιοχή βελτίωσης κυμαίνεται μεταξύ 0.57 και 1.11. Η μέση τιμή της βελτιωμένης αντοχής του κώνου Qc σε ολόκληρη τη ζώνη επιρροής είναι 13.5 MPa. Ομοίως, στο Σχήμα 2(α) συγκρίνονται χαρακτηριστικά αποτελέσματα μέτρου συμπίεσης του εδάφους, Es από πρεσσιομετρήσεις (PMTs) τύπου Menard που πραγματοποιήθηκαν σε γειτονικές θέσεις πριν και μετά τη βελτίωση εδάφους (Menard, 1975). Το Σχήμα 2(β) παρουσιάζει τον δείκτη βελτίωσης εδάφους Id συναρτήσει του βάθους, για τις ίδιες θέσεις, όπως αυτός ορίζεται από την εξίσωση 3. Σύμφωνα με τα παραπάνω στοιχεία, το βάθος επιρροής βρίσκεται στα 8 περίπου μέτρα. Ο αντίστοιχος συντελεστής n (εξίσωση 1) για ολόκληρη την περιοχή της 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 4

Άμμος - Sand Άμμος - Sand 8.0± m Σχήμα 2: (α) Σύγκριση αποτελεσμάτων πρεσιομέτρου (PMT) πριν και μετά τη δυναμική συμπύκνωση με πίπτον φορτίο (DDC), (β) αντίστοιχος δείκτης βελτίωσης σε γειτονικές θέσεις Figure 2: (a) Comparison of pressuremeter test results (PMT) before and after dynamic compaction via DDC; (b) resulting soil improvement index in neighboring locations βελτίωσης προκύπτει επίσης της αυτής τάξης, μεταξύ 0.37 και 0.40. O μέσος δείκτης βελτίωσης Id εντός της ζώνης επιρροής στο Σχήμα 2(β), εκπεφρασμένος μέσω του μέτρου συμπίεσης του εδάφους, Es είναι 0.96, ενώ σε ολόκληρη την περιοχή βελτίωσης κυμαίνεται μεταξύ 0.91 και 1.06. Τέλος, η μέση τιμή του Es εντός της ζώνης επιρροής είναι της τάξης του 56 ως 60 MPa. Από τα προηγούμενα εξάγεται το συμπέρασμα ότι σε γενικές γραμμές ο ποιοτικός έλεγχος της δυναμικής συμπύκνωσης (DDC) μέσω δοκιμών (α) CPT και (β) PMT παρουσίασε συγκρίσιμα αποτελέσματα σε ότι αφορά το βάθος επιρροής, επομένως και τον συντελεστή n (εξίσωση 1), καθώς και τον δείκτη βελτίωσης εδάφους Id. Επίσης, οι μέσες τιμές της αντοχής κώνου, Qc και μέτρου συμπίεσης του εδάφους, Es εντός της αντίστοιχης ζώνης επιρροής της βελτίωσης μπορούν να συσχετιστούν και με βάση την τοπική εμπειρία ως εξής: ( ~ 4. ) Qc E s = 4 5 (4) Τέλος, δοκιμαστικό επίχωμα επί βελτιωμένου εδάφους, διαστάσεων 10x10 m στη στέψη, κλίσης 1 προς 2 και μέγιστου ύψους 7 m χρησιμοποιήθηκε προκειμένου να επαληθευτεί η ακρίβεια των παραμέτρων σχεδιασμού συμπιεστότητας του εδάφους, μέσω συσχετισμού με μετρήσεις καθιζήσεων. Πίνακας 1. Σύγκριση εκτίμησης καθίζησης από το δοκιμαστικό επίχωμα με και χωρίς δυναμική συμπύκνωση πίπτοντος φορτίου (DDC) Table 1. Cross-comparison of settlement calculation results originating from the embankment loading test with and without dynamic compaction via DDC Στρώμα Πάχος (m) Mέτρο συμπίεσης του εδάφους, Es (MPa) Τιμή σχεδιασμού* Άνευ DDC Τιμή από PMT μετά DDC Εκτίμηση Καθιζήσεων (cm) Άνευ DDC Με τιμές σχεδιασμού* Mε τιμές από PMT μετά DDC 1 SM 5 5 50 60 9.1 0.91 0.75 2 SM 2 25 40 50 0.7 0.44 0.35 3 SM 1 10 30 40 0.84 0.40 0.20 4 ως 7 SM & CL 32 (σύνoλο) ποικίλει ποικίλει ποικίλει 3.1 3.1 3.1 Σύνολο: 13.7 4.9 4.4 *Από εκτίμηση λόγω DDC 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 5

Άμμος - Sand 7.0± m Σχήμα 3: (α) Σύγκριση αποτελεσμάτων αντίστασης κώνου (CPT) πριν και μετά τη συμπύκνωση ταχείας τύπανσης (RIC), (β) αντίστοιχος δείκτης βελτίωσης σε γειτονικές θέσεις (Περιοχή 1) Figure 3: (a) Comparison of cone resistance results (CPT) before and after dynamic compaction via RIC; (b) resulting soil improvement index in neighboring locations (Area 1) Οι εκτιμώμενες τιμές των καθιζήσεων λόγω της φόρτισης του επιχώματος, για περίπτωση πριν και μετά τη βελτίωση με DDC δίνονται στον Πίνακα 1. Σημειώνεται ότι η μέγιστη παρατηρηθείσα καθίζηση ήταν 4.3 cm και πραγματοποιήθηκε σε διάστημα 100 περίπου ημερών, λόγω των υποκείμενων της άμμου αργιλικών στρωμάτων. Από τα παραπάνω συμπεραίνεται ότι οι μετά τη βελτίωση παράμετροι συμπιεστότητας που υιοθετήθηκαν κατά τη φάση του σχεδιασμού ήταν προς την πλευρά της ασφάλειας, επομένως οι υπολογισθείσες τιμές της καθίζησης υπερεκτιμήθηκαν κατά δέκα τοις εκατό περίπου. 4.2 Μέθοδος συμπύκνωσης ταχείας τύπανσης (RIC) Εξετάστηκαν τρεις περιπτώσεις στρωματογραφίας και αρχικής κατάστασης (Σχήματα 3, 4 και 5), για τις οποίες δίνονται τόσο η βελτίωση του εδάφους μέσω δοκιμών CPT καθώς και ο δείκτης βελτίωσης, Id. Παρατηρείται από τα σχήματα 3 και 4 (περιοχές 1 και 2) ότι για παρόμοια στρωματογραφία αλλά με διαφορετική αρχική κατάσταση πυκνότητας διαστρώσεως απαιτήθηκε και διαφορετική ποσότητα ενέργειας ανά περίπτωση. Έτσι, η επίτευξη του στόχου βελτίωσης κατά τη σχετική μελέτη (μέσο Qc = 12 MPa) επιτεύχθηκε με ενέργεια 2 συμπύκνωσης μεταξύ 400 και 570 ton m / m για την περιοχή 1 (μικρότερης αρχικής πυκνότητας διαστρώσεως) και μεταξύ 70 ως 2 250 ton m / m.για την περιοχή 2. Παρατηρείται ότι στην περιοχή με καλύτερες συνθήκες αρχικής πυκνότητας διάστρωσης (Περιοχή 2, Σχήμα 4) ο μέσος δείκτης βελτίωσης Id ήταν μικρότερος, ήτοι 0.65 ως 1.2, ενώ αντίθετα στην περιοχή 1 ήταν μεταξύ 2 και 4.7. Επίσης, η μέση τιμή Qc μετά τη βελτίωση ήταν ελαφρώς μικρότερη στην Περιοχή 2 (της τάξης 15 ως 18 MPa), ενώ στην Περιοχή 1 ήταν από 16 ως 20 MPa. Όσον αφορά την Περιοχή 3 (Σχήμα 5) το βάθος βελτίωσης περιορίστηκε στα 4 μέτρα περίπου, λόγω ύπαρξης στρώματος αργιλοϊλύος στα βάθη μεταξύ 4 και 6 m. Ο δείκτης βελτίωσης Id στην περίπτωση αυτή ήταν από 0.55 ως 1.1. Η απαιτούμενη ενέργεια συμπύκνωσης ήταν μεταξύ 150 και 2 300 ton m / m. Τέλος, στην Περιοχή 3 παρατηρήθηκαν οι μεγαλύτερες μέσες τιμές της αντοχής αιχμής Qc μετά τη βελτίωση (μεταξύ 17 και 26 MPa), πιθανότατα λόγω 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 6

Άμμος -Sand 6.5± m Σχήμα 4: (α) Σύγκριση αποτελεσμάτων αντίστασης κώνου (CPT) πριν και μετά τη συμπύκνωση ταχείας τύπανσης (RIC), (β) αντίστοιχος δείκτης βελτίωσης σε γειτονικές θέσεις (Περιοχή 2) Figure 4: (a) Comparison of cone resistance results (CPT) before and after dynamic compaction via RIC; (b) resulting soil improvement index in neighboring locations (Area 2) ανάκλασης της ενέργειας συμπύκνωσης στην επαφή με το αργιλικό στρώμα (σε βάθος 4 m). Με βάση τα αποτελέσματα βελτίωσης εδάφους με τη μέθοδο RIC στις περιοχές 1 και 2, έγινε προσπάθεια εκτίμησης του βάθους επιρροής κατά την γνωστή σχέση (1). Έτσι για την περίπτωση κοκκώδους εδάφους με πολύ μικρή πυκνότητα διάστρωσης (Περιοχή 1) ο συντελεστής n κυμαίνεται μεταξύ 0.3 και 0.4, ενώ για την περιοχή 2 παρόλο που επεβλήθη μικρότερη ενέργεια συμπύκνωσης ο συντελεστής αυτός κυμάνθηκε μεταξύ 0.4 και 0.7. Στη περιοχή 3 κρίθηκε ότι η σχέση αυτή δεν έχει εφαρμογή, λόγω παρουσίας του αργιλικού υλικού (σε βάθος από 4 ως 6 m) εντός της θεωρητικής ακτίνας επιρροής της μεθόδου RIC. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΣΧΟΛΙΑ Τα κυριότερα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας και για τους συγκεκριμένους σχηματισμούς συνοψίζονται ως εξής: Και οι δύο μέθοδοι δυναμικής συμπύκνωσης (DDC και RIC) έδωσαν ικανοποιητικά αποτελέσματα σε ότι αφορά τους στόχους της βελτίωσης χαλαρού κοκκώδους εδάφους. Τα αποτελέσματα είναι επίσης συμβατά με αυτά από δημοσιευμένες στη διεθνή βιβλιογραφία περιπτώσεις. Η μέθοδος δυναμικής συμπύκνωσης με πίπτον φορτίο (DDC) φαίνεται να πλεονεκτεί σε περιπτώσεις όπου απαιτείται μεγαλύτερο βάθος επιρροής, καθώς και όταν η αρχική πυκνότητα διάστρωσης του προς βελτίωση εδάφους είναι εξαιρετικά χαμηλή. Η μέθοδος συμπύκνωσης ταχείας τύπανσης (RIC) πιθανόν να είναι προτιμότερη σε περιοχές όπου οι απαιτήσεις σε βάθος βελτίωσης είναι έως και πέντε με έξι μέτρα. Το κόστος της μεθόδου βελτίωσης με RIC ανά μονάδα επιφανείας ήταν γενικά χαμηλότερο, της τάξης του 60% του αντίστοιχου κόστους βελτίωσης με τη μέθοδο DDC. Σε κάποιες περιπτώσεις και ανάλογα με τον διαθέσιμο εξοπλισμό και το απαιτούμενο βάθος βελτίωσης, η μέθοδος RIC μπορεί να είναι και ταχύτερη. Η αξιολόγηση της βελτίωσης (στην περίπτωση της μεθόδου πίπτοντος φορτίου) του εδάφους μέσω 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 7

Άμμος -Sand 4.0± m Άμμος -Sand Σχήμα 5: (α) Σύγκριση αποτελεσμάτων αντίστασης κώνου (CPT) πριν και μετά τη συμπύκνωση ταχείας τύπανσης (RIC), (β) αντίστοιχος δείκτης βελτίωσης σε γειτονικές θέσεις (Περιοχή 3) Figure 5: (a) Comparison of cone resistance results (CPT) before and after dynamic compaction via RIC; (b) resulting soil improvement index in neighboring locations (Area 3) πενετρομετρήσεων (CPT) και πρεσσιομετρήσεων (PMT) παρείχε συγκρίσιμα αποτελέσματα, επομένως και οι δύο προσεγγίσεις παραμένουν έγκυρες. Σε περιπτώσεις στρωματογραφίας όπου συνεκτικό υλικό βρίσκεται εντός της θεωρητικής ακτίνας δράσης της μεθόδου δυναμικής συμπύκνωσης, η ενέργεια συμπύκνωσης ανακλάται και το τελικό βάθος επιρροής περιορίζεται ως τη διεπιφάνεια των στρωμάτων. Η παρατηρηθείσα μεγάλη βελτίωση των ανωτέρων στρωμάτων με σχετικά μικρή πυκνότητα διάστρωσης σε σχέση με αυτά με αρχικά υψηλότερη πυκνότητα διάστρωσης κατά τη μέθοδο RIC θα πρέπει να αποδοθεί στην πιθανή αναδιάταξη των κόκκων λόγω του τρόπου επιβολής μιας επαναλαμβανόμενης δονητικής συμπύκνωσης. 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Chu, J., Varaksin, S., Klotz, U. and Menge, P. (2009), Construction Processes, Proceedings of the 17 th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Alexandria. Dove, J. E., Boxill, L. E. C. and Jarrett, J. B. (2000), A CPT-based Index for Evaluating Ground Improvement, Advances in grouting and ground modification, ASCE, Geotechnical Special Publication 104, pp. 296-310. Menard (1975), D60 AN Code for Interpretation and Application of Pressuremeter Test results to foundation design, General Memorandum. Tan, Y., Lin, G., Paikowsky, S.P. and Fang, J. (2007), Evaluation of Compaction Effects on Granular Backfill Using CPT, Proceedings of Sessions of Geo-Denver 2007, Soil Improvement, ASCE Geotechnical Special Publication No. 172, Denver, Colorado. Abdalla, J.A., and Al-Homoud, A.S., (2004), Seismic Hazard Assessment of United Arab Emirates and its Surroundings, Journal of Earthquake Engineering, Vol. 8, No. 6, p. 817-837. 6ο Πανελλήνιο Συνέδριο Γεωτεχνικής & Γεωπεριβαλλοντικής Μηχανικής, ΤΕΕ, 29/09 1/10 2010, Βόλος 8