Επίδραση Ποσοστού Ιλύος στο Δυναμικό Ρευστοποίησης: Διερεύνηση στα Πλαίσια της Θεωρίας Κρίσιμης Κατάστασης         

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Ανδριανόπουλος Κωνσταντίνος                             
Επιβλέπων Καθηγητής: Μπουκοβάλας Γ., Αν. Καθηγητής         
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2001

Περίληψη Το δυναμικό ρευστοποίησης  των ιλυωδών σε σχέση με τις καθαρές άμμους εξετάζεται στα πλαίσια αυτής της εργασίας. Η επίδραση λεπτόκοκκου μη-πλαστικού υλικού (ιλύς) στο δυναμικό ρευστοποίησης άμμων είναι ένα θέμα εξαιρετικά αμφιλεγόμενο μέχρι στιγμής στη βιβλιογραφία. Αν και μέχρι στιγμής η άποψη που επικρατεί είναι ότι προσθήκη λεπτόκοκκου υλικού είναι ευνοϊκή για την αντοχή ενός εδαφικού υλικού, εντούτοις πληθώρα δημοσιευμένων αποτελεσμάτων από εργαστηριακές δοκιμές έρχεται να αποδείξει ότι η επίδραση δεν είναι μονοσήμαντη. Το ερώτημα που γεννάται και στο οποίο έχουν επικεντρωθεί οι περισσότεροι ερευνητές είναι αν η σύγκριση ιλυωδών και καθαρών άμμων γίνεται με βάση το σωστό δείκτη και αν όχι τότε ποιός είναι ο καταλληλότερος για αυτό το σκοπό. Ο φαινόμενος δείκτης πόρων eo, ο δείκτης πόρων εδαφικού σκελετού esk  αλλά και η σχετική πυκνότητα Dr(%) έχουν χρησιμοποιηθεί για αυτό το σκοπό, χωρίς όμως ακόμα να έχει αποδειχθεί πλήρως ότι είναι επαρκείς για την ερμηνεία και τη προσομοίωση της επίδρασης.

Η Θεωρία Κρίσιμης Κατάστασης, ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο εδαφικής συμπεριφοράς, υιοθετείται στα πλαίσια αυτής της εργασίας. Η γνώση της θέσης της Γραμμής  Κρίσιμης Κατάστασης και κατά συνέπεια η γνώση της παραμέτρου κατάστασης ψ η οποία ενοποιεί την επίδραση τόσο της πυκνότητας του εδαφικού υλικού όσο και του επιπέδου τάσεων στο οποίο αναφερόμαστε εξετάζεται αν είναι επαρκής για την ερμηνεία και τη προσομοίωση της επίδρασης. Σε πρώτη φάση, στατιστική επεξεργασία ενός μεγάλου όγκου πειραματικών δεδομένων (συνολικά 42 διαφορετικά εδαφικά υλικά) αποδεικνύει ότι προσθήκη λεπτόκοκκου υλικού επηρεάζει σημαντικά τη θέση της Γραμμής Κρίσιμης Κατάστασης στο χώρο [e-ln(p΄)] και κατά συνέπεια την απόκριση ενός εδαφικού υλικού για τις ίδιες αρχικές συνθήκες. Συγκεκριμένα, αποδεικνύεται ότι αύξηση του ποσοστού ιλύος προκαλεί αύξηση της κλίσης της Γραμμής Κρίσιμης Κατάστασης στο χώρο [e-ln(p΄)] κάνοντας το υλικό πιο συμπιεστό. Μάλιστα θα μπορούσε να θεωρηθεί ότι αύξηση του ποσοστού ιλύος προκαλεί ωρολογιακή περιστροφή της CSL περί ενός σημείου. Η θεώρηση αυτή οδηγεί έμμεσα στο συμπέρασμα ότι για σχετικά μικρές τάσεις στερεοποίησης  (p΄ο<60kPa) αύξηση του f(%) προκαλεί αύξηση της αντοχής σε ρευστοποίηση, ενώ για σχετικά μεγάλες τάσεις στερεοποίησης  (p΄ο<60kPa) η επίδραση αντιστρέφεται.

 Σε δεύτερη φάση, τα αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη ενός θεωρητικού προσομοιώματος το οποίο προσπαθεί να προσεγγίσει την εν λόγω επίδραση. Τα αποτελέσματα σειράς παραμετρικών αναλύσεων, οι οποίες εκτελέσθηκαν σύμφωνα με το προτεινόμενο θεωρητικό προσομοίωμα, συγκρίνονται με πλήθος δημοσιευμένων αποτελεσμάτων εργαστηριακών δοκιμών αλλά και εμπειρικών συσχετίσεων από επιτόπου δοκιμές για την αξιολόγηση του. Οι παραμετρικές αναλύσεις εκτελέσθηκαν με τη βοήθεια ενός καταστατικού προσομοιώματος το οποίο βασίζεται στη θεωρία Κρίσιμης Κατάστασης. Τόσο τα αποτελέσματα των παραμετρικών αναλύσεων όσο και τα πειραματικά και επιτόπου δεδομένα αναλύθηκαν σύμφωνα με το προτεινόμενο θεωρητικό προσομοίωμα.

Σε τρίτη φάση, από την αξιολόγηση τόσο των πειραματικών δεδομένων όσο και των θεωρητικών προβλέψεων προτείνεται μεθοδολογία προκαταρκτικής εκτίμησης της επίδρασης του ποσοστού ιλύος στο δυναμικό ρευστοποίησης με τη βοήθεια ενδεικτικών διαγραμμάτων.

Εν κατακλείδι, προκύπτει ότι η Θεωρία Κρίσιμης Κατάστασης μπορεί να δώσει μια ενιαία ερμηνεία του φαινομένου. Αποδεικνύεται επίσης ότι η επίδραση των αρχικών τάσεων στερεοποίησης είναι πολύ σημαντική και πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στη μελέτη της επίδρασης του ποσοστού ιλύος στο δυναμικό ρευστοποίησης. Τέλος, επισημαίνεται η ανάγκη για εκτέλεση περισσότερων και καλύτερης ποιότητας δοκιμών για την οριστικοποίησή των προτεινόμενων διαγραμμάτων εκτίμησης της επίδρασης του ποσοστού ιλύος στο δυναμικό ρευστοποίησης.