Unsaturated Soils - General overview. Volume changes and shear strength (in Greek)

Μη κορεσμένα εδάφη Γενική παρουσίαση

Μεταβολές όγκου και διατμητική αντοχή

Μ. ΜΠΑΡΔΑΝΗΣ, Πολιτικός Μηχανικός, MSc, Υποψ. Διδάκτορας Ε.Μ.Π.

Διευθυντής Εργαστηρίου ΕΔΑΦΟΣ Σύμβουλοι ΜηχανικοίΑ.Ε.

Λευκωσία, 21 Ιανουαρίου 2015

Νερό

Αέρας

Νερό

Μ. Μπαρδάνης, 2015

• Η φύση των μη κορεσμένων εδαφών

• Αρνητική πίεση πόρων και μύζηση (suction)

• Η χαρακτηριστική καμπύλη εδάφους-νερού

• Μέτρηση της μύζησης και της χαρακτηριστικής καμπύλης εδάφους-νερού

• Μεταβολές όγκου (διογκώσεις και συρρικνώσεις)

• Διατμητική αντοχή

• Διαπερατότητα ως προς την υγρή φάση

• Μερικές σκέψεις για τη διάδοση του αντικειμένου των μη κορεσμένων εδαφών και την επίλυση πρακτικών προβλημάτων

Περίγραμμα της παρουσίασης

Στερεά φάση

Υγρή φάση Αέρια φάση

Μη κορεσμένα και μερικώς κορεσμένα εδάφη

Μη κορεσμένο έδαφος (unsaturated soil):

0<Sr<100% και ομοιογενές ως προς

τον βαθμό κορεσμού του

Συσσωμάτωμα κόκκων και πλακιδίων

Μή κορεσμένο όριο

συσσωματώματος

Μερικώς κορεσμένο έδαφος (partly saturated soil):

0<Sr<100% χωρίς απαίτηση ομοιογένειας ως προς τον βαθμό κορεσμού


Υπάρχουν μη κορεσμένα εδάφη στη γεωτεχνική πράξη;

Εμφάνιση στον ελλαδικό χώρο

Τιμές βαθμού κορεσμού αργιλικών εδαφών από τον

ελλαδικό χώρο (Μπαρδάνης &

Καβουνίδης, 2001)


0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80 100

Αρχικός βαθμός κορεσμού (%)

Βάθ

ος π

ροέλ

ευσ

ης (m

)

Τιμές βαθμού κορεσμού από θαλάσσιες γεωτρήσεις


Συμπυκνωμένα εδάφη

Είναι πολύ συνηθισμένο συμπυκνωμένα εδάφη να

παραμένουν μη κορεσμένα ακόμα και αρκετά «υγρά» από την βέλτιστη υγρασία

(παράδειγμα ενός αποσαθρωμένου

σερπεντινίτη από τη Σκύρο που χρησιμοποιήθηκε στα

σώματα στήριξης φράγματος)


17

18

19

20

5 7 9 11 13 15Ποσοστό υγρασίας (%)

Ξηρό

φαι

νόμε

νο β

άρος

(kN

/m 3 )

Sr=100%

90%

80%

70%60%50%40%30%



Απεικόνιση του πειράματος FEBEX (Full-scale Engineered Barriers EXperiment in Crystalline Host Rock) στο πεδίο δοκιμών Grimsel στην Ελβετία για την προσομοίωση

της ταφής κανίστρων με πυρηνικά απόβλητα μέσα σε γρανιτικό περιβάλλον

ΔΤ

uw

Ένα ιδεατό προσομοίωμα:

Βαθμός κορεσμού και πίεση στην υγρή φάση

σε «άπειρες», «απείρως»

εκτεινόμενες πλάκες, ΣΤΑΘΕΡΗ

ΑΠΟΣΤΑΣΗ


«Απείρως» εκτεινόμενες πλάκες


«Άπειρες» ακόμη πλάκες

«Άπειρες» ακόμη πλάκες ΤΟΜΗ

Σ.Υ.Ο.

uw = γw z

hc

z

Εδαφικό υλικό κάτω από τη στάθμη του υπόγειου ορίζοντα

Εδαφικό υλικό πάνω από τη στάθμη του υπόγειου ορίζοντα

Ισορροπία με μία στάθμη ψηλότερα από το σημείο ενδιαφέροντος

Ισορροπία με μία στάθμη

χαμηλότερα από το σημείο ενδιαφέροντος ΣΤΑΘΜΗ ΥΠΟΓΕΙΟΥ

ΟΡΙΖΟΝΤΑ


Βαθμός κορεσμού και πίεση στην υγρή φάση

σε «άπειρες», «απείρως»

εκτεινόμενες πλάκες, ΣΤΑΘΕΡΗ

ΑΠΟΣΤΑΣΗ




«Άπειρες» ακόμη πλάκες

«Άπειρες» ακόμη πλάκες ΤΟΜΗ

Σ.Υ.Ο.

uw = γw z

hc

z

Sr

Πίεση (-)

Αύξηση απόστασης πλακών


Βαθμός κορεσμού και πίεση στην υγρή φάση σε «άπειρες»,

«απείρως» εκτεινόμενες πλάκες,

ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΣΗ


Σ.Υ.Ο.

uw = γw z

z

hc

hc

Sr

Πίεση (-)

Sr

Πίεση (-)

Sr

Πίεση (-)

Επιρροή της απόστασης των πλακών

«Πλούτος» αποστάσεων των πλακών

Επιρροή της κατανομής αποστάσεων των

πλακών


Σ.Υ.Ο.

uw = γw z

z

hc

hc

Μόνο αέρας

Μόνο νερό

?


Υγρή φάση των

πόρων

Εξωτερικά επιβαλλόμενη ολική τάση σ

Εξωτερικά επιβαλλόμενη ολική τάση σ

(α) Εδαφικό υλικό σε ισορροπία με εξωτερικά

επιβαλλόμενη τάση σ και θετική πίεση πόρων

(β) Εδαφικό υλικό σε ισορροπία με εξωτερικά

επιβαλλόμενη τάση σ και αρνητική πίεση πόρων

Η μύζηση (suction)

Ιδεατοί κόκκοι εδάφους

Διεπιφάνεια νερού-αέρα

Νερό

F1

F1

Fi

Fi

Fn

Fn


Υγρή φάση των πόρων

Ενεργός τάση

U1

U1

Ui

Ui

Un

Un


Υγρή φάση των πόρων

Αέρια φάση των πόρων

Μύζηση

Οι «μηνίσκοι» νερού (water menisci) μεταξύ των

σωματιδίων προκαλούν δυνάμεις έλξης μεταξύ τους


Στήλη εδάφους

(-) Πίεση Πόρων (+) Βαθμός Κορεσμού (100%)

Σ.Υ.Ο.

(+) πίεση πόρων

(-) πίεση πόρων/ μύζηση

Επιφάνεια του εδάφους

Ύψος τριχοειδούς ανύψωσης

Παραμένων βαθμός κορεσμού


Sr ή w

Sr = 100%

Αρνητική πίεση πόρων/ μύζηση (suction)

Χαρακτηριστική καμπύλη εδάφους-νερού

Πίεση διείσδυσης

αέρα

Παραμένον ποσοστό

υγρασίας


Χαρακτηριστική καμπύλη

εδάφους-νερού Η καμπύλη αυτή

παρουσιάζει σημαντική υστέρηση μεταξύ ξήρανσης και

ύγρανσης


Ξήρανση από πλήρη κορεσμό

Ύγρανση μετά από πλήρη ξήρανση

Ξήρανση μετά από μερική επανύγρανση

Ύγρανση μετά από μερική ξήρανση

w

s

(α)

s

Sr

(β)

100%

Η μύζηση δεν έχει μόνο «μηχανική» συνιστώσα Το φαινόμενο της ώσμωσης


c1 c2>c1

Διαλύματα διαφορετικών συγκεντρώσεων

Ωσμωτικό δυναμικό διαλύματος

c1 Καθαρός διαλύτης

Ημιδιαπερατή μεμβράνη

Τα είδη της μύζησης

• Η μύζηση εδαφικού σκελετού (matrix ή matric suction) – s, ua-uw η τάση που υπάρχει σε ένα μόριο νερού στην υγρή φάση (δηλ. η ικανότητα του εδάφους να αντιστέκεται στην απώλεια νερού χωρίς αυτό να αλλάζει φάση) • Η ολική μύζηση (total suction) – ψ, s η τάση που απαιτείται ώστε να εξαχθεί ένα μόριο νερού από την υγρή φάση των πόρων και να βρεθεί στην αέρια φάση (δηλ. η ικανότητα του εδάφους να αντιστέκεται στην απώλεια νερού από την μετάπτωση του τελευταίου από την υγρή στην αέρια φάση) • Η ωσμωτική συνιστώσα της μύζησης (osmotic component of suction) ή διαφορική μύζηση – Π, Ω η διαφορά των δύο προηγούμενων μεγεθών – υπάρχει μεγάλη συζήτηση διεθνώς μέχρι σήμερα αν πράγματι ταυτίζεται με το ωσμωτικό δυναμικό της υγρής φάσης των πόρων θεωρούμενης ως διάλυμα!!!!


Ο νόμος τους Kelvin

Ο Kelvin (1871) διατύπωσε την ομώνυμη εξίσωση:

ψ = (RT/gm) ln RH

• R: παγκόσμια σταθερά των αερίων • T: απόλυτη θερμοκρασία • g: η επιτάχυνση της βαρύτητας • m: το μοριακό βάρος του νερού • RH: η σχετική υγρασία


Το πάρα μα πάρα πολύ απλό ερώτημα: «γιατί ένα δείγμα ενός πλήρως κορεσμένου εδάφους που αφήνεται στην ατμόσφαιρα

ξηραίνεται;»


Η αρχή των ενεργών τάσεων…


Πηγή Εξίσωση για την Αρχή των Ενεργών Τάσεων Περιγραφή μεταβλητών

Hilf, 1956 u = ua + uc, όπου uc = (-) T {1/r1 + 1/r2}

T: επιφανειακή τάση του νερού r1, r2: εσωτερική και εξωτερική ακτίνα μηνίσκων υγρής φάσης

Croney, Coleman & Black, 1958

σ΄ = σ – β΄ uw β΄: Παράμετρος «συγκόλλησης» που αποτελεί το μέτρο του αριθμού των δεσμών υπό εφελκυσμό που συνεισφέρουν στην διατμητική αντοχή του εδαφικού υλικού

Bishop, 1959 σ΄ = (σ – ua) + χ (ua – uw) χ: Παράμετρος που συσχετίζεται με τον βαθμό κορεσμού

Lambe, 1960 σ = σ αm + ua αα + uw αw + R – Α

αα: Ποσοστό συνολικής επιφάνειας που καταλαμβάνεται από αέρα αw: Ποσοστό συνολικής επιφάνειας που καταλαμβάνεται από νερό αm: Ποσοστό συνολικής επιφάνειας που καταλαμβάνεται από τη στερεά φάση

Aitchison, 1961 σ΄ = σ + ψ p΄΄ ψ: Παράμετρος με τιμές από 0 έως 1

p΄΄: υπόλειμμα πίεσης του νερού των πόρων

Jennings, 1961 σ΄ = σ + β p΄΄ β: Στατιστικός συντελεστής ίδιου τύπου με την επιφάνεια επαφής.

Πρέπει να μετρείται πειραματικά σε κάθε ξεχωριστή περίπτωση

Richards, 1966 σ΄ = σ – ua + χm (hm + ua) + χs (hs + ua)

χm: Παράμετρος ενεργού τάσης για την μύζηση εδαφικού σκελετού hm: Μύζηση εδαφικού σκελετού χs: Παράμετρος ενεργού τάσης για την ωσμωτική συνιστώσα της μύζησης hs: Ωσμωτική συνιστώσα της μύζησης

Παράμετροι Τάσης στα Μη Κορεσμένα Εδάφη

Η έλλειψη μίας σαφώς διατυπωμένης αρχής των ενεργών τάσεων αφήνει ένα κενό στη διαχείριση των προβλημάτων της

εδαφομηχανικής μέσω μίας παραμέτρου μόνο. Κατά συνέπεια γίνεται χρήση δύο παραμέτρων τάσης:

σ-ua ua-uw

σ-ua

ua-uw

Κάθε άλλη παράμετρος


Μέθοδοι μέτρησης της μύζησης

• Μέθοδοι μέτρησης της μύζησης εδαφικού σκελετού και της ολικής μύζησης • Μέθοδοι μέτρησης της μύζησης επιτόπου και στο εργαστήριο • Κατάταξη των μεθόδων ανάλογα με τον τρόπο μέτρησης: - Μέθοδοι άμεσης μέτρησης - Μέθοδοι έμμεσης μέτρησης - Μέθοδοι έμμεσου προσδιορισμού


Μέθοδοι μέτρησης της μύζησης Όργανο μέτρησης

Είδος μύζησης που μετρούν

Επιτόπου ή εργαστήριο

Κατάταξη μεθόδου

Εύρος μέτρησης μύζησης

Χρόνος απόκρισης

Πιεζόμετρα δονούμενης χορδής

Μύζηση εδαφικού σκελετού

Μόνο επιτόπου Άμεσης μέτρησης

0-75kPa Δευτερό-λεπτα έως

λεπτά

Τενσιόμετρα πορολίθου ΠΔΑ 100kPa


Και τα δύο Άμεσης μέτρησης

0-95kPa Λεπτά

Τενσιόμετρα πορολίθου ΠΔΑ 1500kPa


Μόνο στο εργαστήριο

Άμεσης μέτρησης

0-1500kPa Λεπτά έως ώρες

Θάλαμοι μύζησης


Μόνο στο εργαστήριο

Έμμεσης μέτρησης

0-1500kPa Λεπτά έως ώρες

Ψυχρόμετρα Ολική μύζηση Μόνο στο εργαστήριο

Έμμεσου προσδιορισμού

100kPa-1000000kPa

Λεπτά έως ώρες

Τεμάχια πορωδών υλικών


Μόνο επιτόπου Έμμεσου προσδιορισμού

10kPa-100ΜPa Λεπτά έως ημέρες

Χαρτιά φίλτρου

Και τα δύο είδη Μόνο στο εργαστήριο

Έμμεσου προσδιορισμού

10kPa-1000000kPa

Ημέρες έως εβδομάδες

Μέθοδοι ελέγχου της μύζησης

• Μέθοδοι ελέγχου της μύζησης εδαφικού σκελετού: - μέθοδος μετατόπισης άξονα (axis translation method) - ωσμωτική μέθοδος (osmotic method) - μέθοδος φυγοκέντρισης (centrifuge method) - μέθοδος ταπείνωσης της πίεσης της υγρής φάσης (hanging column method) • Μέθοδοι ελέγχου της ολικής μύζησης:

- μέσω ελέγχου της σχετικής υγρασίας: παθητικά μέσω υδατικών διαλυμάτων αλάτων ή οξέων, ή ενεργητικά μέσω ελέγχου της αναλογίας απολύτως ξηρού και πλήρως κορεσμένου σε υδρατμούς αέρα


Μέθοδοι ελέγχου της μύζησης

Μέθοδος Είδος

μύζησης που ελέγχεται

Πίεση της αέριας φάσης

Πίεση της υγρής φάσης

Εύρος ελέγχου της μύζησης (kPa)

Μετατόπισης άξονα


Θετική, υψηλότερη της ατμοσφαιρικής

Ατμοσφαιρική

0-1500 (κεραμικοί πορόλιθοι)

0-10000 (μεμβράνες σελουλόζης)

Ωσμωτική Μύζηση εδαφικού σκελετού

Ατμοσφαιρική Πραγματικά αρνητική 100-20000

Φυγοκέντρισης Μύζηση εδαφικού σκελετού

Ατμοσφαιρική Πραγματικά αρνητική 0-2800

Ταπείνωσης της πίεσης του νερού των πόρων


Ατμοσφαιρική Μικρότερη της ατμοσφαιρικής 0-80

Ελέγχου σχετικής υγρασίας

Ολική μύζηση Ατμοσφαιρική Πραγματικά

αρνητική

500-350000 (με υδατικά διαλύματα)

7000-800000 (με ανεξάρτητο έλεγχο πίεσης

ξηρών και κορεσμένων σε υδρατμούς αερίων)

Πιεζόμετρα δονούμενης χορδής


Προς σύστημα ανάγνωσης μέτρησης

Εύκαμπτο έλασμα

Χορδή υπό ένταση της οποίας η ιδιοσυχνότητα αλλάζει ανάλογα με την

βράχυνση ή επιμήκυνσή της

Πλήρως κορεσμένος πορόλιθος υψηλής πίεσης διείσδυσης

αέρα

Δοχείο νερού

Τα όργανα αυτά μπορούν να μετρήσουν αρνητική πίεση πόρων και μύζηση (συνήθως μέχρι 75-80 kPa που είναι και η πίεση διείσδυσης αέρα του κεραμικού πορολίθου) αλλά οι μετρήσεις τους επηρεάζονται έντονα από ηλεκτρομαγνητικά σήματα

Τενσιόμετρα (tensiometers)


Η μέθοδος ελέγχου της μύζησης με ταπείνωση της πίεσης του νερού των πόρων (παραλλαγή της μεθόδου χρησιμοποιείται και για την μέτρηση)

Δοκίμιο εδαφικού υλικού


Βάση στήριξης

Μεμβράνη ή κεραμικός πορόλιθος

Αρνητική πίεση



Αν η μύζηση γίνει πιο μεγάλη;

Αν μικρύνουμε τον πορόλιθο και τον βάλουμε μέσα στο έδαφος;

Παγίδευση αέρα του συστήματος

και απομάκρυνσή του





Αντλία για εξασφάλιση κυκλοφορίας του νερού στο

σύστημα

Αεροστεγής θάλαμος

Όργανο μέτρησης της

πίεσης

Παροχή για δυνατότητα

επαναπλήρωσης του συστήματος

με νερό

Παροχή αέρα υπό πίεση



Αν αντί να είναι ο πορόλιθος μεγάλος και το δείγμα μικρό, είναι ο πορόλιθος μικρός και για «δείγμα» χρησιμοποιούμε το έδαφος επιτόπου μέσα στο οποίο βάζουμε τον πορόλιθο;

Όργανο μέτρησης

Πορώδες άκρο

Δοχείο νερού εντός του

σωλήνα που συνδέει το

πορώδες άκρο με το όργανο

μέτρησης

Από 0.1 έως

~2 m κατά μέγιστο


Όσο επιθυμείται

Ανάγνωση μέτρησης



Διάφραγμα

Προς θέση ανάγνωσης μέτρησης Προαιρετική

δυνατότητα πλήρωσης με

νερό

(α) (β)

Η μέτρηση της μύζησης Τενσιόμετρα – Τενσιόμετρα μόνιμης εγκατάστασης


Η μέτρηση της μύζησης Τενσιόμετρα – Τενσιόμετρα τύπου Quickdraw

Η μέτρηση της μύζησης Τενσιόμετρα – Εργαστηριακά τενσιόμετρα

Η μέτρηση της μύζησης Τενσιόμετρα – Τενσιόμετρα πορολίθου υψηλής πίεσης

διείσδυσης αέρα

Προς σύστημα

ανάγνωσης μέτρησης

Εύκαμπτο έλασμα

Ηλεκτρομηκυνσιόμετρο επί του ελάσματος

Πλήρως κορεσμένος πορόλιθος

υψηλής πίεσης διείσδυσης αέρα



Η μέτρηση του ποσοστού υγρασίας


Η μέτρηση του ποσοστού υγρασίας

Μ. Μπαρδάνης, 2015 Μ. Μπαρδάνης, 2015

Έμμεσες μέθοδοι μέτρησης ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας Διεισδυσιμότητα ακίδων

Αποσαθρωμένος σερπεντινίτης Σκύρου στο 95% της μέγιστης ξηρής πυκνότητας κατά Standard Proctor – ΞΗΡΑ από τη βέλτιστη υγρασία, και

ΣΤΗΝ ΒΕΛΤΙΣΤΗ υγρασία

Μ. Μπαρδάνης, 2015 Μ. Μπαρδάνης, 2015

Έμμεσες μέθοδοι μέτρησης ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας Η επιρροή της παρουσίας βραχωδών τεμαχίων

d

D

Κεφαλή αισθητήρα

Βραχώδες τεμάχιο σε μορφή δίσκου

Κυλινδρικό δείγμα αργιλικού υλικού


Έμμεσες μέθοδοι μέτρησης ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας Η επιρροή της παρουσίας βραχωδών τεμαχίων

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30

Πάχος βραχώδους τεμαχίου (mm)

Ογκ

ομετ

ρικό

ποσ

οστό

υγρ

ασία

ς λό

γω

παρ

ουσί

ας β

ραχω

δών

τεμα

χίω

ν (%

)

ΨαμμίτηςΑσβεστόλιθος 0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

Πάχος βραχώδους τεμαχίου ως ποσοστό της απόστασης μεταξύ των

ακίδων αισθητήρα (%)

Ποσ

οστι

αία

μείω

ση τ

ου ο

γκομ

ετρι

κού

ποσ

οστο

ύ υγ

ρασί

ας (%

)

ΨαμμίτηςΑσβεστόλιθος


Έμμεσες μέθοδοι μέτρησης ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας Η έμμεση επιρροή της πυκνότητας των εδαφών


Έμμεσες μέθοδοι μέτρησης ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας Η έμμεση επιρροή της πυκνότητας των εδαφών

26.0

27.0

28.0

29.0

30.0

31.0

32.0

33.0

34.0

35.0

36.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0

Χρόνος (min)

Ογκ

ομετ

ρικό

ποσ

. υγρ

ασία

ς (%

)

St.-8 κτύποι-Εκτός St.-8 κτύποι-ΕντόςSt.-16 κτύποι-Εκτός St.-16 κτύποι-ΕντόςSt.-25 κτύποι-Εκτός St.-25 κτύποι-ΕντόςSt.-50 κτύποι-Εκτός St.-50 κτύποι-ΕντόςΣε λεκάνη Στον αέραΣε λεκάνη με μήτρα


Η μέτρηση της μύζησης

Τεμάχια πορωδών υλικών – Τεμάχια τύπου Bouyoukos

Στάδιο 1. Τεμάχιο γύψου τοποθετείται επιμελώς σε επαφή με εδαφικό υλικό (δοκίμιο ή φυσικό έδαφος επιτόπου όπως φαίνεται στο σχήμα).

Στάδιο 3. Η ηλεκτρική αντίσταση του τεμαχίου γύψου συσχετίζεται με το ποσοστό υγρασίας του τεμαχίου γύψου και αυτό με την μύζηση.

Στάδιο 2. Μετρείται η ηλεκτρική αντίσταση του τεμαχίου γύψου μετά την επίτευξη υδραυλικής ισορροπίας μεταξύ τεμαχίου γύψου και περιβάλλοντος εδάφους.

Μέτρηση ηλεκτρικής αντίστασης

Κίνηση ύδατος από το τεμάχιο γύψου στο περιβάλλον έδαφος και αντίστροφα μέχρι την επίτευξη υδραυλικής ισορροπίας

Τεμάχιο γύψου

Καλώδιο σύνδεσης τεμαχίου με την επιφάνεια

Ηλεκτρόδια

Ηλεκτρικό ρεύμα

Παροχή ρεύματος στο δίκτυο

Η μέτρηση της μύζησης Τεμάχια πορωδών υλικών – Τεμάχια τύπου Bouyoukos


Προσοχή: τα κλασσικά τεμάχια γύψου διαλύονται μεσοπρόθεσμα (ειδικά όσο περισσότερα άλατα έχει το νερό των

πόρων του εδάφους).

Η μέτρηση της μύζησης Τεμάχια πορωδών υλικών


Η μέτρηση της μύζησης Η μέθοδος των χαρτιών φίλτρου (Filter paper method)

Απορροφητικό υλικό

Απορροφητικό υλικό

Εδαφικό υλικό δεδομένης μύζησης Εδαφικό υλικό

δεδομένης μύζησης

Ανταλλαγή ύδατος μέχρι την

εξισορρόπηση της μύζησης

μεταξύ εδαφικού υλικού και

απορροφητικού υλικού

Υλικό αεροστεγούς σφράγισης δοκιμίου με το απορροφητικό υλικό

Αεροστεγής σφράγιση του δοκιμίου με το απορροφητικό υλικό

Στάδιο 1. Δοκίμιο εδαφικού υλικού σφραγίζεται αεροστεγώς με τεμάχιο απορροφητικού υλικού σε άμεση επαφή ή μη.

Στάδιο 3. Το δοκίμιο με το τεμάχιο απορροφητικού υλικού αποσφραγίζονται και υπολογίζεται το ποσοστό υγρασίας του απορροφητικού υλικού. Από αυτό υπολογίζεται η μύζησή του απορροφητικού υλικού που λόγω επίτευξης ισορροπίας είναι η ίδια με εκείνη του δοκιμίου.

Στάδιο 2. Το δοκίμιο του εδαφικού υλικού αφήνεται για το απαιτούμενο χρονικό διάστημα σφραγισμένο με το τεμάχιο απορροφητικού υλικού μέχρι την εξισορρόπηση της μύζησης μεταξύ των δύο υλικών.

Εξισώσεις προταθεισών «καμπυλών βαθμονόμησης» χαρτιών φίλτρου Βιβλιογραφική αναφορά Τύπος χαρτιού

φίλτρου Εύρος τιμών ποσοστού υγρασίας χαρτιού

φίλτρου Εξίσωση5

Fawcett & Collis-George (1967) W421 wfp < 43 wfp > 43

log s = 4.777 – 0.0600 wfp log s = 2.271 – 0.0230 wfp

McQueen & Miller (1968) S&S 5892 wfp < 54 wfp > 54

log s = 5.246 – 0.0723 wfp log s = 1.895 – 0.0103 wfp

Al-Khafaf & Hanks (1974) S&S 589 wfp < 83 wfp > 83

log s = 5.117 – 0.0337 wfp log s = 1.983 – 0.0090 wfp

McKeen (1980) S&S 589 wfp < 66% wfp > 66%

log s = 4.900 – 0.0624 wfp log s = 1.250 – 0.0069 wfp

Hamblin (1981) W42 log s = 5.281 – 0.0822 wfp

Chandler & Gutierrez (1986) W42 log s = 4.850 – 0.0622 wfp

Greacen et al (1987) S&S 589 W42

wfp < 54% wfp > 54%

wfp < 45.3% wfp > 45.3%

log s = 5.058 – 0.0688 wfp log s = 1.882 – 0.0102 wfp log s = 5.327 – 0.0780 wfp log s = 2.413 – 0.0135 wfp

Chandler et al (1992) W42 wfp < 47% wfp > 47%

log s = 4.842 – 0.0622 wfp log s = 6.050 – 2.48 log wfp

Miller & Nelson (1992) TS 4705-F103 wfp < 43% log s = 4.883 – 0.0599 wfp

Jiang et al. (2000) SQ 2024 wfp > 30% log s = 3.663 – 0.0147 wfp

Bulut et al. (2000α) S&S 589 wfp > 25% log s = 1.1247 wfp-0.8473

Leong et al. (2002) W42


wfp < 47% wfp > 47%

log s = 4.945 – 0.0673 wfp log s = 2.909 – 0.0229 wfp

Ολική μύζηση wfp < 26% wfp > 26%

log s = 5.310 – 0.3010 wfp log s = 8.778 – 0.2220 wfp

1 W42: Whatman No. 42, 2 S&S 589: Schleicher & Schuell No. 589, 3 TS 4705-F10: Thomas Scientific 4705-F10, 4 SQ 202: ShuangQuan No. 202, 5 Η μύζηση είναι σε kPa και ο λογάριθμος είναι δεκαδικός.

Η μέτρηση της ολικής μύζησης (total suction) - Ψυχρόμετρα Βασική αρχή της ψυχρομετρίας

Ξηρό θερμόμετρο

«Υγρό» θερμόμετρο

Περιβάλλον σχετικής υγρασίας

RH και θερμοκρασίας Τ

Σταγόνα στην άκρη του

θερμομέτρου

Η εξάτμιση της σταγόνας προκαλεί πτώση της

θερμοκρασίας ανάλογη της σχετικής υγρασίας του

χώρου


Η μέτρηση της ολικής μύζησης (total suction) - Ψυχρόμετρα

Σχηματική απεικόνιση ηλεκτρικών κυκλωμάτων διαφορετικών μετάλλων προς επίδειξη α) του φαινομένου Seebeck, και β) του φαινομένου Peltier

μV

Μέταλλο Α

Μέταλλο Β Θερμοκρασία Τ Θερμοκρασία Τ+ΔΤ

β) Φαινόμενο Peltier: Η επιβαλλόμενη τάση προκαλεί τη διέλευση ενός

ηλεκτρικού ρεύματος που προκαλεί μεταβολή θερμοκρασίας στο κύκλωμα

+ -

Μέταλλο Β Θερμότερο Ψυχρότερο

Μέταλλο Α

α) Φαινόμενο Seebeck: Η επιβαλλόμενη διαφορά θερμοκρασίας προκαλεί τη

διέλευση ενός ηλεκτρικού ρεύματος στο κύκλωμα


Η μέτρηση της ολικής μύζησης (total suction) - Ψυχρόμετρα

Μέθοδος Μέτρηση

μύζησης στο εργαστήριο

Μέτρηση μύζησης επιτόπου

Εύρος μέτρησης μύζησης Τάξη μεγέθους χρόνου επίτευξης μέτρησης

Ψυχρόμετρα θερμικά ευαίσθητης

αντίστασης ΝΑΙ ΟΧΙ 100 – 70000 kPa Λεπτά της ώρας έως

μία ώρα

Ψυχρόμετρα θερμικού ζεύγους ΝΑΙ ΝΑΙ 100 – 8000 kPa Λεπτά της ώρας έως

μία ώρα

Υγρόμετρα σημείου δρόσου ΝΑΙ ΝΑΙ 100 – 8000 kPa Λεπτά της ώρας έως

μία ώρα

Υγρόμετρα ψυχρού κατόπτρου ΝΑΙ ΟΧΙ 100 – 300000 kPa Λεπτά της ώρας

Αισθητήρες αντίστασης/

χωρητικότητας πολυμερών

ΝΑΙ ΝΑΙ 1000 – 1000000 kPa Δευτερόλεπτα

Αισθητήρες οργανικών μέσων ΝΑΙ ΝΑΙ 1000 – 1000000 kPa Λεπτά


Η μέτρηση της ολικής μύζησης (total suction) - Ψυχρόμετρα Υγρόμετρα ψυχρού κατόπτρου (chilled mirror hygrometers)

Εδαφικό δείγμα

Κάτοπτρο

Ανιχνευτής φωτός

Πηγή φωτός

Θάλαμος μέτρησης

Ανεμιστήρας


Ο έλεγχος της μύζησης εδαφικού σκελετού (matrix suction) Οι θάλαμοι μύζησης (pressure extractors)

Παγίδευση αέρα του συστήματος και

απομάκρυνσή του Δοκίμιο εδαφικού

υλικού






Έξοδος νερού







Έξοδος νερού

Μπιρέτα

Στάθμη στο ίδιο ύψος με το δοκίμιο → 0 πίεση σ’ αυτό

Ζυγαριά

Βαλβίδα εκκένωσης

Αν η στάθμη υψηλότερα → θετική πίεση στο δοκίμιο

Αν η στάθμη χαμηλότερα → αρνητική πίεση στο δοκίμιο



Κεραμικός πορόλιθος πολύ υψηλής πίεσης διείσδυσης αέρα (1500 kPa)

Βάρη πάνω από τα δοκίμια για να εξασφαλίζεται καλή υδραυλική επαφή δοκιμίου-κεραμικού πορολίθου Μ. Μπαρδάνης, 2015


Με την κατάλληλη διάταξη και για αναζυμωμένα εδάφη

Ο έλεγχος της μύζησης εδαφικού σκελετού (matrix suction) Οι μικροί θάλαμοι μύζησης με πορολίθους πίεσης

διείσδυσης αέρα 100 kPa (Tempe cells)


Ο έλεγχος της μύζησης εδαφικού σκελετού (matrix suction) Ωσμωτική μέθοδος

Υδατικό διάλυμα ουσίας «μεγάλων» μορίων

Εδαφικό δοκίμιο

Ημιδιαπερατή μεμβράνη

Εάν ένα εδαφικό δοκίμιο διαχωρίζεται από ένα υδατικό διάλυμα ουσίας «μεγάλων» μορίων με ημιδιαπερατή μεμβράνη (διαπερατή από το νερό μόνο, όχι από τα «μεγάλα» μόρια), τότε νερό θα αρχίσει να διαφεύγει από το δοκίμιο προς το διάλυμα δημιουργώντας μία μύζηση εδαφικού σκελετού ανάλογη της συγκέντρωσης του διαλύματος

Προσοχή! Χρειάζεται συνεχής ανάδευση του διαλύματος!

Ο έλεγχος της μύζησης εδαφικού σκελετού (matrix suction) Ωσμωτική μέθοδος

PEG 6000

Συγκέντρωση διαλύματος σε PEG (g PEG/l)

Μύζ

ηση

(kPa

) PEG 20000 και 35000

Έχουν επιτευχθεί τιμές μύζησης εδαφικού σκελετού μέχρι και 20 MPa (οι μεγαλύτερες που έχουν καταγραφεί), αλλά είναι αρκετά δυσεύρετα και το PEG μεγάλου μοριακού βάρους και οι ημιδιαπερατές μεμβράνες


Ο έλεγχος της μύζησης εδαφικού σκελετού (matrix suction) Μέθοδος φυγοκέντρισης

Αυτή η μέθοδος είναι γενικά πιο γρήγορη (ακόμα και μόλις 2 ημέρες σε φυγοκεντριστή πολλών θέσεων).

Μπορεί να εφαρμοστεί σε έναν κοινό φυγοκεντριστή ιατρικών εφαρμογών.

Άξονας περιστροφής

Γωνιακή ταχύτητα ω

r1

r2 Δοχείο τοποθέτησης δοκιμίων


Στήλη πορώδους κεραμικού υλικού Ελεύθερη στάθμη

νερού

s = ( )21

22

2

rr2

ρω−

Ο έλεγχος της ολικής μύζησης (total suction) Οι θάλαμοι υδατικών διαλυμάτων

Καθαρό νερό σε κλειστό περιβάλλον δημιουργεί RH=100%

Διαλύματα ουσιών σε κλειστό περιβάλλον δημιουργούν RH<100% - Δοκίμια εδάφους εντός αυτών των θαλάμων αποκτούν την αντίστοιχη ολική μύζηση


• Η σχετική υγρασία που δημιουργείται σε κλειστό περιβάλλον είναι ανάλογη της συγκέντρωσης της διαλυμένης ουσίας, μέχρι το διάλυμα να γίνει κορεσμένο οπότε σταθεροποιείται.

• Συνήθως χρησιμοποιούνται διαλύματα αλάτων (πιο ασφαλή) ή οξέων (λιγότερο ασφαλή).

• Τα διαλύματα οξέων προτιμώνται όταν τα διαλύματα είναι ακόρεστα και η συγκέντρωση του οξέος ελέγχεται προκειμένου μέσω του ίδιου διαλύματος να επιβάλλονται διαφορετικές τιμές μύζησης στο ίδιο δοκίμιο.

• Τα διαλύματα αλάτων προτιμώνται όταν κάθε διάλυμα επιβάλλει μία τιμή της μύζησης μόνο. Επιλέγεται τότε τα διαλύματα να είναι κορεσμένα ώστε οι μεταβολές στην ποσότητα του διαλύτη να μην παίζουν ρόλο στην δημιουργούμενη σχετική υγρασία και άρα στην δημιουργούμενη ολική μύζηση.

Ο έλεγχος της ολικής μύζησης (total suction) Οι θάλαμοι υδατικών διαλυμάτων – Ολική μύζηση διαφόρων

διαλυμάτων (ακόρεστων και κορεσμένων)

(M) 15 oC 25 oC 35 oC

0 0 0 0

0.2 884 915 946

0.5 2200 2281 2362

0.7 3091 3210 3328

1.0 4459 4640 4815

1.5 6837 7134 7411

1.7 7820 8170 8490

1.8 8330 8700 9040

1.9 8840 9240 9600

2.0 9360 9780 10160

Διάλυμα Σχετική υγρασία (25ο C)

Μύζηση από

βιβλ/φία (25ο C)

Μύζηση όπως μετρή-θηκε

Συγκέντρωση επίτευξης κορεσμού

διαλύματος

(%) (MPa) (MPa) (Μ) K2SO4 97.0 4.2 4.1 1 BaCl2.2Η2Ο 90.3 14.0 14.1 2 KCl 84.2 23.6 23.6 5 NaCl 75.1 39.3 39.0 6 Mg(NO3)2 52.8 87.7 85.5 9 MgCl2.6Η2Ο 32.7 153.5 151.7 15

Ολική μύζηση διαλυμάτων NaCl σε

διάφορες θερμοκρασίες και συγκεντρώσεις

Ολική μύζηση κορεσμένων διαλυμάτων διαλυμάτων και συγκέντρωση επίτευξης

κορεσμού τους


Μπορούν να τοποθετηθούν στον θάλαμο κάθε είδους δοκίμια. Ο χρόνος επίτευξης υδραυλικής ισορροπίας και άρα επιβολής της ζητούμενης μύζησης είναι ανάλογος της ποσότητας νερού που πρέπει να προσροφηθεί ή να διαφύγει.

Παράδειγμα: Δοκίμιο βάρους 300g και ποσοστού υγρασίας 50% τοποθετείται σε θάλαμο με υδατικό διάλυμα Mg(NO3)2. Πόση πρέπει να είναι η συγκέντρωση του διαλύματος ώστε να μην αποκορεστεί κατά την ξήρανση του δοκιμίου;

ΜΒ Mg(NO3)2 : 148. Συγκέντρωση επίτευξης κορεσμού διαλύματος: 9Μ, δηλ. 1332g Mg(NO3)2 σε 1l νερού. Έστω ότι θα διαφύγει το σύνολο του νερού του δοκιμίου, δηλ. 100ml ακόμα θα διαφύγουν στον διαλύτη. Τότε πρέπει εξαρχής να προβλεφθούν 133.2g διαλυμένης ουσίας οπότε η αρχική συγκέντρωση να είναι 9.9Μ, αλλιώς η συγκέντρωση θα τείνει να γίνει από 9Μ 8.2Μ Αποκορεσμός!

Ο έλεγχος της ολικής μύζησης (total suction) Εφαρμογή της μεθόδου σε συσκευές προσδιορισμού

μηχανικών ιδιοτήτων – Παράδειγμα ενός συμπιεσομέτρου

Ο αέρας από έναν θάλαμο με διάλυμα μεταφέρεται μέσω μιας περισταλτικής

αντλίας στο αεροστεγές περιβάλλον μιας κυψέλης συμπιεσομέτρου

Ο έλεγχος της ολικής μύζησης (total suction) Εφαρμογή της μεθόδου σε συσκευές προσδιορισμού μηχανικών ιδιοτήτων – Τροποποιημένη κυψέλη μονοδιάστατης συμπίεσης

Μεμβράνη σφράγισης

Επικοινωνία με άνω πορόλιθο

Επικοινωνία με κάτω πορόλιθο


Χαρακτηριστικές καμπύλες εδάφους-νερού για εδαφικά υλικά από τον ελλαδικό χώρο

Προσδιορισμός σε θάλαμο μύζησης

Ιλύς Λίμνης Ιωαννίνων Μάργα Κορίνθου Φυσική Μάργα Κορίνθου Μάργα Κηφισιάς

Άργιλος Κηφισιάς Άργιλος Χανίων


Χαρακτηριστικές καμπύλες εδάφους-νερού για εδαφικά υλικά από τον ελλαδικό χώρο

Προσδιορισμός σε θάλαμο μύζησης και θαλάμους υδατικών διαλυμάτων


0

5

10

15

20

25

10 100 1000 10000 100000 1000000Μύζηση (kPa)

Ποσ

οστό

υγρ

ασία

ς (%

) Άργιλος ΧανίωνΆργιλος ΚηφισιάςΜάργα ΚορίνθουΜάργα Κηφισιάς

0

10

20

30

40

50

60

10 100 100010000

1000001000000

Μύζηση (kPa)

Ποσ

οστό

υγρ

ασία

ς (%

) Ξήρανση

Επανύγρανση

Τα εδαφικά υλικά της προηγούμενης διαφάνειας

Αργιλώδης άμμος με χάλικες από το υλικό μεταξύ ογκολίθων στην περιοχή βραχολίσθησης Τεμπών της 17/12/09

Συμπιεστότητα μη κορεσμένων εδαφών

• Καμπύλες συρρίκνωσης και χαρακτηριστική καμπύλη εδάφους-νερού

• Διόγκωση εδαφικών υλικών • Συμπίεση υπό σταθερή μύζηση – Ο χώρος μύζησης-τάσης-λόγου κενών

• Κατάρρευση (collapse) κατά την διαβροχή υπό μεγάλες τάσεις


Συμπιεστότητα μη κορεσμένων

εδαφών Καμπύλες συρρίκνωσης

και χαρακτηριστική καμπύλη εδάφους-νερού

w

Sr

er/Gs

1

100%

100%

ua-uw

Sr

Παραμένων βαθμός κορεσμού

Πίεση διείσδυσης αέρα

Ονομαστική μύζηση

επίτευξης παραμένοντος λόγου κενών

w

e

Όριο Συρρίκνωσης

Gs

1

Ποσοστό υγρασίας

διείσδυσης αέρα

er

ua-uw

e

1 Δείκτης συμπίεσης λόγω συρρίκνωσης

1

Δείκτης συμπίεσης, όσος κατά την μεταβολή της τάσης για πλήρως κορεσμένο έδαφος στο ίδιο εύρος τιμών

Περ. Ι

Περ. ΙΙ

Περ. ΙΙΙ

Περ. ΙΙΙ

Περ. ΙΙ

Περ. Ι Περ. Ι

Περ. ΙΙ

Περ. ΙΙΙ

Περ. ΙΙΙ

Περ. ΙΙ

Περ. Ι

(α) (β)

(γ)

(δ)

Παραμένον ποσοστό υγρασίας



εδαφών Διόγκωση εδαφικών

υλικών

Η επίμονη αλλά ατυχής χρήση του όρου διογκώσιμα ή

διογκούμενα εδάφη (swelling/expansive soils)

Εξαιρουμένων ελάχιστων

πλήρως κορεσμένων εδαφών που εκδηλώνουν

διόγκωση, ΌΛΑ τα υπόλοιπα είναι μη κορεσμένα εδάφη


H διογκωσιμότητα είναι ένα πολύ έντονο πρόβλημα που εκδηλώνεται σε δραστικά

αργιλικά εδάφη ευρισκόμενα υπό χαμηλές τιμές της τάσης

Έχει πολύ μεγάλη σημασία η έγκαιρη διάγνωση του

ενδεχομένου διόγκωσης καθώς η κατοπινή επέμβαση για

αποκατάσταση ζημιών είναι πολύ δύσκολη και ακριβή

Συμπιεστότητα μη κορεσμένων εδαφών Διόγκωση εδαφικών υλικών


• Για την διάγνωση της ύπαρξης του ενδεχομένου εκδήλωσης διόγκωσης έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι αξιολόγησης δεδομένων. Βασίζονται σε φυσικά χαρακτηριστικά και συνήθως είναι πολύ αναξιόπιστες. Σκόπιμο είναι να έχουν την ίδια βαρύτητα που έχουν μόνο οι φυσικές ιδιότητες των εδαφών. • Άλλες μέθοδοι προχωρούν στην χρήση τιμών μηχανικών παραμέτρων. Πολύ διαδεδομένη (αλλά ατυχής) είναι η πίεση διόγκωσης). Λιγότερο διαδεδομένη αλλά πολύ πιο ουσιαστική η χρήση των δοκιμών μονοδιάστατης συμπίεσης με διαβροχή υπό διάφορες τιμές της κατακόρυφης τάσης. Πέραν του οδηγεί στην ακριβέστερη δυνατή εκτίμηση της πίεσης διόγκωσης, ποσοτικοποιεί και τον κίνδυνο σε περίπτωση εκδήλωσης διόγκωσης (έστω ότι η πίεση διόγκωσης είναι 200 kPa, αν η εφαρμοζόμενη τάση είναι 190 kPa, πόση θα είναι η διόγκωση;). • Δεν πρέπει να λησμονούμε ότι για να γίνει διόγκωση, ΠΡΕΠΕΙ να υπάρξει με κάποιο τρόπο η ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗ ποσότητα νερού, ΜΕΣΑ στο έδαφος και όχι απλά να πέσει στην επιφάνειά του διά βροχόπτωσης.


Πίεση πόρων

Βάθος

Επιφάνεια του εδάφους

(ΣΥΟ)

Οι μεταβολές της μύζησης πάνω από τη ΣΥΟ μπορεί να είναι

από πολύ μεγάλες τιμές το καλοκαίρι μέχρι τη δημιουργία ακόμα και

επικρεμάμενων οριζόντων τις υγρές

περιόδους. Μπορεί να γίνει αυτό;

Ποια είναι η

διαπερατότητα του υλικού;

γw

1

Μπορεί να βρεθεί η απαιτούμενη ποσότητα νερού; (!)


0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80 100

Αρχικός βαθμός κορεσμού (%)

Βάθ

ος π

ροέλ

ευσ

ης (m

)


εδαφών Διόγκωση εδαφικών

υλικών

Τοπ/ση 1ου φορτίου

Τοπ/ση 2ου φορτίου

Τοπ/ση 3ου φορτίου Τοπ/ση 4ου

φορτίου

Χρόνος

ΔΗ

Πόσο 0 είναι αυτό το 0;


Τοποθέτηση φορτίου

«Ακαριαία» καθίζηση λόγω συμμόρφωσης

Εκδήλωση καθίζησης μέχρι αυτό το χρονικό σημείο

Κλάδος στον οποίο αρχίζει να συμβαίνει διόγκωση

Χρόνος

Μεταβολή ύψους δοκιμίου

Α

Β

Γ

Δ

?

Πότε παίρνω την απόφαση να αυξήσω το φορτίο;

Για να μετρηθεί αξιόπιστα η πίεση διόγκωσης πρέπει πρώτα να γίνει σε κάθε συμπιεσόμετρο για

δεδομένο συνδυασμό κυψέλης-πορολίθων-συμπιεσομέτρου ΔΟΚΙΜΗ ΣΥΜΜΟΡΦΩΣΗΣ

Συμπιεστότητα μη κορεσμένων εδαφών

Συμπίεση υπό σταθερή μύζηση – Ο χώρος τάσης-

μύζησης-λόγου κενών

po*

po p (ln)

v

po*

po p

s

s1

pc

s = 0

s = s1

1

1

κ

κ

1

1

λ (s = 0)

λ (s = s1)

Διό-γκωση

Συρρί-κνωση

(α)

(β)

Ενώ λοιπόν διαβροχή υπό χαμηλή τάση θα επιφέρει

διόγκωση,

διαβροχή υπό υψηλή τάση θα επιφέρει κατάρρευση

(collapse)


Παραμορφώσεις λόγω διόγκωσης/κατάρρευσης

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

0 2000 4000 6000 8000

Διό

γκω

ση/

Κατ

άρρε

υση

(%)

Κατακόρυφη τάση (kPa)

Βέλτιστη -2.5%ΒέλτιστηΒέλτιστη+2.5%

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

1 10 100 1000 10000

Διό

γκω

ση/

Κατ

άρρε

υση

(%)

Κατακόρυφη τάση (kPa) - Log scale

Βέλτιστη-2.5%ΒέλτιστηΒέλτιστη+2.5%

• Η μέγιστη παραμόρφωση λόγω κατάρρευσης ήταν 6.4% για δοκίμια συμπυκνωμένα ξηρά από την βέλτιστη, 2.7% στην βέλτιστη και πρακτικά αμελητέα υγρά από την βέλτιστη (μόλις 0.07%) • Η εμφάνιση μεγάλων παραμορφώσεων λόγω κατάρρευσης άρχισε σε κατακόρυφη τάση 250 kPa για δοκίμια συμπυκνωμένα ξηρά από την βέλτιστη και 500 kPa για δοκίμια συμπυκνωμένα στην βέλτιστη. • Και για τις δύο υγρασίες η παραμόρφωση σταθεροποιήθηκε σε τάση 4 MPa


Παρόμοια αποτελέσματα για θραυστή χονδρόκοκκη άμμο («ρυζάκι») w = 0.5%

0

20

40

60

80

100

0.01 0.1 1 10 100Διάμετρος κόκκων (mm)

Διε

ρχόμ

ενο

(%)

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

0 2000 4000 6000 8000Κατακόρυφη τάση (kPa)

Παρ

αμόρ

φωση

λόγ

ω

υδρε

μποτ

ισμο

ύ (%

)

Χαλαρό: γd~17kN/m3,Dr=0-10%Πυκνό: γd~19.5kN/m3,Dr=90-100%


Κατάρρευση κατά την διαβροχή πολύ χονδρόκοκκων υλικών Συσκευή άμεσης διάτμησης πολύ μεγάλων διαστάσεων με

κυκλική διατομή D=45cm,

H=30cm,

max σv = 1500kPa,

Δυνατότητα πλήρους υδρεμπο-τισμού του δοκιμίου


Κατάρρευση κατά την διαβροχή πολύ χονδρόκοκκων υλικών

Κοινή κυψέλη διάτμησης (D=63.5mm)

Μέγιστο μέγεθος κόκκων που μπορούν να τοποθετηθούν στην μεγάλη συσκευή



3 διαφορετικές κοκκομετρικές διαβαθμίσεις – 2 διαφορετικές πυκνότητες

0

20

40

60

80

100

0.01 0.1 1 10 100Διάμετρος κόκκων (mm)

Διε

ρχόμ

ενο

(%)

Δείγμα 1Δείγμα 2Δείγμα 3

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 200 400 600 800 1000 1200 1400


Παρ

αμόρ

φωση

λόγ

ω

υδρε

μποτ

ισμο

ύ (%

)

Δείγμα 1Δείγμα 2Δείγμα 3

w=2% και γd=21.5 kN/m3

Καλής διαβάθμισης αμμοχάλικο με w=2% και γd=24 kN/m3

ψo=200kPa

ψo=280kPa

Το αμμοχάλικο αυτό ήταν ποτάμιο


Διατμητική Αντοχή

Ο Terzaghi το 1925 στο “Erdbaumechanik” έγραφε ότι αν στα όρια ενός εδαφικού υλικού ή μέσα στη μάζα του εφαρμόζεται

μία αρνητική πίεση πόρων, τότε το έδαφος αυτό έχει μία φαινόμενη συνοχή (sheinbare Kohaesion) ίση με:

qt = f1.pk

όπου qt η φαινόμενη συνοχή, pk η εφαρμοζόμενη πίεση και f1 παράμετρος χαρακτηριστική κάθε υλικού.



Δοκιμές απευθείας διάτμησης υπό ελεγχόμενη αναρρόφηση σε αναζυμωμένη γκρίζα άργιλο Μαδρίτης (Escario & Saez, 1986).

τ - (σ-ua) τ - (ua-uw)


Δοκιμές απευθείας διάτμησης υπό ελεγχόμενη αναρρόφηση σε αναζυμωμένη αργιλώδη άμμο Μαδρίτης (Escario & Saez, 1986).

τ - (σ-ua) τ - (ua-uw)

c φ

φb

ua-uw

σ-ua

τ

Γενικευμένο κριτήριο Mohr-Coulomb για μη κορεσμένα εδάφη (γραμμικό) [Fredlund et al, 1978].

Η διατμητική αντοχή του μη κορεσμένου εδάφους δίνεται από τη σχέση:

τ = c + (σ-ua) tan φ + (ua-uw) tan φb

Εξέλιξη διατμητικής αντοχή κοκκωδών εδαφών με τον βαθμό κορεσμού

s

q Άργιλος

Καθαρή Άμμος

Ιλύς

Αργιλώδης Ιλύς


c φ ua-uw

σ-ua

τ

Γενικευμένο κριτήριο Mohr-Coulomb για μη κορεσμένα εδάφη (μη γραμμικό).

Η γωνία τριβής φ μπορεί να θεωρηθεί σταθερή, χωρίς όμως να συμβαίνει το ίδιο

και με τη γωνία φb.

Με την κατάλληλη διάταξη και για αναζυμωμένα εδάφη

Διατμητική αντοχή αναζυμωμένων εδαφών μετά από ξήρανση

Σεμινάριο: Γεωτεχνική Μελέτη – Σχεδιασμός και Εφαρμογές / Εισηγητής: Μ. Μπαρδάνης

Δοκιμές προσδιορισμού παραμέτρων διατμητικής αντοχής Ο κύκλος του Mohr – Το κριτήριο διατμητικής αντοχής Mohr-Coulomb

O κύκλος του Mohr ισχύει για όλα τα υλικά, όχι μόνο τα εδάφη

σ

τ φ

c

Περιβάλλουσα διατμητικής αντοχής

c: συνοχή (μονάδες τάσης)

φ: γωνία διατμητικής αντοχής (μοίρες)

Το κριτήριο διατμητικής αντοχής Mohr-Coulomb

τ = c + σ·tan φ

(σε όρους ολικών τάσεων) &

τ = c΄ + σ΄·tan φ΄

(σε όρους ενεργών τάσεων)


Μύζηση μικρότερη της πίεσης διείσδυσης αέρα

Μύζηση μεγαλύτερη της πίεσης διείσδυσης αέρα

Μύζηση μεγαλύτερη της πίεσης διείσδυσης αέρα


Στα αποτελέσματα από τις δοκιμές θλίψης κατά γενέτειρα διαφαίνεται αύξηση της διατμητικής αντοχής μετά την πίεση διείσδυσης αέρα και μείωση μετά τα 1000 kPa

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 500 1000 1500

Μύζηση (kPa)

σt (k

Pa)

Διατμητική αντοχή μη κορεσμένων εδαφών Δοκιμές ανεμπόδιστης θλίψης σε δοκίμια αναζυμωμένης

μάργας Κορίνθου αμέσως μετά την ξήρανσή τους σε θάλαμο μύζησης

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20Παραμόρφωση (%)

Κατ

ακόρ

υφη

τάση

(kP

a)

.

150 kPa300 kPa600 kPa1150 kPa1500 kPa

Διατμητική αντοχή μη κορεσμένων εδαφών Δοκιμές ανεμπόδιστης θλίψης σε δοκίμια αναζυμωμένης

μάργας Κορίνθου αμέσως μετά την ξήρανσή τους σε θάλαμο μύζησης

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20Παραμόρφωση (%)

Κατ

ακόρ

υφη

τάση

/μέγ

ιστη

(kP

a)

150 kPa300 kPa600 kPa1150 kPa1500 kPa

05

1015202530354045

0 500 1000 1500Μύζηση (kPa)

E (M

Pa)

.

05

1015202530354045

0 20 40 60 80 100Βαθμός κορεσμού (%)

E (M

Pa)

.

Μέτρηση μύζησης και υγρασίας σε δοκίμια μεγάλων διαστάσεων

Ένα υγρασιόμετρο, ένα τενσιόμετρο και δύο τεμάχια γύψου


Στο δοκίμιο που κορέστηκε παρουσιάστηκε κατάρρευση

(collapse) 1.8%, το θ αυξήθηκε από 7% σε 35.5% και η μύζηση μειώθηκε από 22kPa σε 2kPa

με βάση τις ενδείξεις του τενσιομέτρου και από 39kPa σε

0 με βάση τις ενδείξεις των τεμαχίων γύψου.

ΌΛΑ τα όργανα αποκρίθηκαν πολύ γρήγορα στο

συγκεκριμένο υλικό με τον χρόνο απόκρισής τους σε πλήρη ταύτιση με τον χρόνο εξέλιξης

των καθιζήσεων

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

0 5 10 15 20 25 30 35Χρόνος (min)

Κατ

άρρε

υση

(%)

.

05

1015202530354045

0 5 10 15 20 25 30 35Χρόνος (min)

Μύζ

ηση

(kP

a) /

θ (%

)

. θ=35.5%

Τεμάχια γύψου

Τενσιόμετρα


0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15Οριζόντια παραμόρφωση (%)

Δια

τμητ

ική

τάση

(kP

a)

Πλήρως κορεσμένοΜη κορεσμένο

05

10152025303540

0 5 10 15Οριζόντια παραμόρφωση (%)

Μύζ

ηση

(kP

a) /

θ (%

)

.

0

10

20

30

40

50

60

0 20 40Μύζηση (kPa)

Δια

τμητ

ική

τάση

(kP

a)

τmax=52kPa τmax=46kPa

Το κορεσμένο δοκίμιο επέδειξε μικρότερη αντοχή υπό την ίδια

σν=50kPa, ενώ το μη κορεσμένο τη στιγμή της

αστοχίας είχε μύζηση 32kPa

θ=7.2% Τεμάχια γύψου

Τενσιόμετρα φb=10o

Πειστήκαμε όλοι ότι η διατμητική αντοχή των μη κορεσμένων εδαφών αυξάνεται συνήθως όσο μειώνεται ο βαθμός κορεσμού.

Άρα αν την αγνοούμε σε μία ευθεία ανάλυση είμαστε υπέρ της ασφαλείας. Σε μια αντίστροφη;

(α)

(β)

Επιφάνεια ολίσθησης

Επιφάνεια φυσικού εδάφους Επιφάνεια

υπόγειου ορίζοντα

Περιοχή ανάπτυξης σημαντικών αρνητικών πιέσεων πόρων ή και

μύζησης κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης

Γωνία παραμένουσας διατμητικής αντοχής και βαθμός κορεσμού ή μύζηση

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300Μύζηση (kPa)

φ΄re

s (o )

wL=30%, Ip=14%wL=55%, Ip=28%wL=102%, Ip=49%

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0 100 200 300

Μύζηση (kPa)

tan

φres

(s) /

tan

φres

(s=0

) wL=30%, Ip=14%

wL=55%, Ip=28%

wL=102%, Ip=49%


Παρ

αμπέ

νουσ

α γω

νία

φ΄re

s


Brandl (1996)

Vaunat, et al. (2006, 2007) & Merchán, et al. (2008)

Ένα θεωρητικό παράδειγμα μίας κατολίσθησης (στην οποία καταγράφεται μετακίνηση κατά μήκος της επιφάνειας ολίσθησης) στην οποία υπάρχει μέρος της επιφάνειας ολίσθησής της πάνω από την ΣΥΟ

Εάν αγνοηθεί η παρουσία αρνητικής πίεσης πόρων: φ΄res = 18.42o Εάν ληφθεί υπόψη: φ΄res = 17.04o


Σταθεροποίηση με εκσκαφή ελάφρυνσης

Σταθεροποίηση με φόρτιση ποδός

Σταθεροποίηση με προεντεταμένα

αγκύρια

1.47

1.35

1.47

1.36

1.44

1.32

Από αντίστροφη ανάλυση που δεν έλαβε υπόψη της τις πιέσεις πάνω από την ΣΥΟ

Από αντίστροφη ανάλυση που έλαβε υπόψη της τις πιέσεις πάνω από την ΣΥΟ

Διαπερατότητα μη κορεσμένων εδαφών

• Ο συντελεστής διαπερατότητας μη κορεσμένων εδαφών

• Η εξίσωση Laplace για πλήρως και για μη κορεσμένα εδάφη

• Αναλύσεις μη μόνιμης υπόγειας ροής


Πλήρως κορεσμένο

έδαφος. Μέγιστη επιφάνεια επί

της διατομής για τη διέλευση του νερού.

Μη κορεσμένο έδαφος.

Διακριτές φυσαλίδες. Μέρος της επιφάνειας καταλαμβάνει ο αέρας.

Μη κορεσμένο έδαφος.

Νερό σε μηνίσκους μόνο.

Ακόμα μικρότερη διαθέσιμη επιφάνεια.

Ροή σε πορώδες μέσο

Η ροή του υγρού των πόρων γίνεται διά μέσου της υγρής φάσης μόνο, και του αερίου διά μέσου της αέριας φάσης.

Pressure-100 -80 -60 -40 -20 0 20

Con

duct

ivity

(log

10)

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

Pressure-100 -80 -60 -40 -20 0 20

Con

duct

ivity

(log

10)

-11

-10

-9

-8

-7

-6

Pressure-100 -80 -60 -40 -20 0 20

Con

duct

ivity

(log

10)

-13

-12

-11

-10

-9

-8Άμμος

Ιλύς

Άργιλος

Το μακροσκοπικό αποτέλεσμα της ύπαρξης της αέριας φάσης είναι

ότι μειώνεται κατά αρκετές τάξεις μεγέθους ο συντελεστής

διαπερατότητας του εδάφους ως προς το νερό.

Συσχέτιση της εξέλιξης του συντελεστή διαπερατότητας με την μύζηση με την χαρακτηριστική καμπύλη εδάφους-νερού

θ

ua-uw

Πλήρης κορεσμός

Μερικός κορεσμός

Συνέχεια της υγρής φάσης

Συνέχεια της αέριας φάσης

ua-uw

kw,sat

kw

Μία έως αρκετές τάξεις μεγέθους


Η εξίσωση Laplace για πλήρως κορεσμένα εδάφη

0 = z

h k +

yh

k y

+ x

h k

x zyx

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂ www

z

Όσο νερό εισέρχεται σε δεδομένο όγκο εδάφους, τόσο εξέρχεται

(εκτός αν υπάρχουν μεταβολές του ολικού όγκου)

Η εξίσωση Laplace για μη κορεσμένα εδάφη

Η διαφορά του νερού που εισέρχεται από εκείνο που εξέρχεται

σε δεδομένο όγκο εδάφους εκφράζεται από την μεταβολή του ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας

(ακόμα και αν δεν υπάρχουν μεταβολές του ολικού όγκου)

tzwww

∂∂θ

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂ =

zh

k + y

h k

y +

xh

k x zyx

hw το υδραυλικό δυναμικό

hw το υδραυλικό δυναμικό,

ki, εξαρτάται από την μύζηση,

θ, το ογκομετρικό ποσοστό υγρασίας, θ = Vw/Vολ = nSr Για να επιλυθούν προβλήματα μη μόνιμης ροής

απαιτούνται ως δεδομένα η χαρακτηριστική καμπύλη εδάφους-νερού σε όρους θ-μύζησης και η καμπύλη k-μύζησης

Μεταβολή της πίεσης πόρων μέσα στη μη κορεσμένη ζώνη του εδάφους.

0

1

2

3

4

5

6

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Πίεση Πόρων (kPa).

Ύψ

ος α

πό

την

αρχι

κή σ

τάθμ

η το

υ υπ

όγει

ου ο

ρίζο

ντα

(m).

Αρχικά

4 d16 d

24 h

64 d

Τελικά

Η Στάθμη Υπόγειου Ορίζοντα βρίσκεται

αρχικά 6 m κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και επιβάλλεται στην

επιφάνεια πίεση 30 kPa.

Υποθέτουμε ότι ο συντελεστής διαπερατότητας παραμένει σταθερός, ίσος με αυτόν της αργίλου όταν είναι πλήρως κορεσμένη.


Μεταβολή της πίεσης πόρων μέσα στη μη κορεσμένη ζώνη του εδάφους.

0

1

2

3

4

5

6

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Πίεση Πόρων (kPa).

Ύψ

ος α

πό

την

αρχι

κή σ

τάθμ

η το

υ υπ

όγει

ου

ορίζ

οντα

(m).

Αρχικά

256 d

16 d

24 h

64 d

Τελικά

Ο συντελεστής διαπερατότητας μεταβάλλεται με την αρνητική πίεση πόρων ή την μύζηση.


Συμπεράσματα • Σήμερα πια υπάρχουν τα θεωρητικά προσομοιώματα και τα πειραματικά δεδομένα που έχουν επιτρέψει την κατανόηση της μηχανικής συμπεριφοράς των μη κορεσμένων εδαφών.

• Οι εργαστηριακές συσκευές μέτρησης και ελέγχου της μύζησης αυτόνομα ή σε συνδυασμό με άλλες συσκευές εκτέλεσης δοκιμών προσδιορισμού μηχανικών χαρακτηριστικών διαδίδονται ολοένα και περισσότερο και είναι πολύ πιο προσιτές σε σχέση με λίγα χρόνια πριν.

• Διεθνώς υπάρχουν πολύ μεγάλης σημασίας εφαρμογές που η ενσωμάτωση της μηχανικής συμπεριφοράς των μη κορεσμένων εδαφών έχει πολύ σημαντικό αν όχι τον κύριο ρόλο.

• Στην Ελλάδα τέτοιες εφαρμογές δεν έχουν υπάρξει μέχρι σήμερα. Η ανάγκη κατανόησης της μηχανικής συμπεριφοράς μη κορεσμένων εδαφών περιορίζεται στην ερμηνεία εργαστηριακών αποτελεσμάτων και προβλήματα μεταβολών όγκου λόγω υδρεμποτισμού.


Τι κάνουμε από εδώ και εμπρός; • Έχουμε αποσαφηνίσει ποια είναι η κυρίαρχη παράμετρος που διέπει το πρόβλημα (η μύζηση…)

• Έχουμε τις καταστατικές εξισώσεις στις οποίες έχει εισαχθεί η μύζηση και η επιρροή της (πολλές… καταστατικές εξισώσεις)

• Έχουμε τα όργανα και τις μεθόδους εκείνες με τις οποίες μπορούμε να μετρούμε την μύζηση και να την ελέγχουμε στις συσκευές μας (ή τουλάχιστον έτσι νομίζουμε…)

• Γιατί λοιπόν δεν ξεκινάμε από σήμερα κιόλας να εισάγουμε σε όλα τα προβλήματα που συναντούμε μη κορεσμένα εδάφη την μύζησή τους και την επιρροή της στην μηχανική τους συμπεριφορά;


Ας ρίξουμε μια ματιά και σε κάποιες άλλες επιστημονικές περιοχές…

• Στην εδαφοδυναμική ξέρουμε ότι είναι η επιτάχυνση του εδάφους που επηρεάζει την μηχανική συμπεριφορά

• Έχουμε τις καταστατικές εξισώσεις στις οποίες αυτή έχει εισαχθεί

• Έχουμε τα όργανα και τις μεθόδους εκείνες με τις οποίες μπορούμε να την μετρούμε

ΕΧΟΥΜΕ ΟΜΩΣ ΚΑΙ ΤΑ ΕΞΗΣ:

• Έχουμε μετρήσεις! ΠΟΛΛΕΣ & ΜΑΚΡΟΧΡΟΝΙΕΣ!

• Έχουμε αναλύσει αυτές τις μετρήσεις και τις έχουμε επεξεργαστεί και στατιστικά!

• Έχουμε εμπειρία από αστοχίες λόγω αυτού του φυσικού μεγέθους που λέγεται επιτάχυνση του εδάφους, και γι’ αυτό το λόγο…


Ας ρίξουμε μια ματιά και σε κάποιες άλλες επιστημονικές περιοχές …

• Έχουμε έναν κανονισμό που μας λέει –τουλάχιστον για συνήθεις κατασκευές- τι τιμές να πάρουμε και από την κατανομή των τιμών ποιές έχουν νόημα στο σχεδιασμό μας


Ας ρίξουμε μια ματιά και σε κάποιες άλλες επιστημονικές περιοχές…

• Στην τεχνική υδρολογία ξέρουμε ότι είναι η βροχόπτωση που καθορίζει τις παροχές με τις οποίες θα σχεδιαστούν τα υδραυλικά έργα

• Έχουμε τις καταστατικές εξισώσεις στις οποίες αυτή έχει εισαχθεί

• Έχουμε τα όργανα και τις μεθόδους εκείνες με τις οποίες μπορούμε να την μετρούμε

ΕΧΟΥΜΕ ΟΜΩΣ ΠΑΛΙ ΚΑΙ ΤΑ ΕΞΗΣ:

• Έχουμε μετρήσεις! ΠΟΛΛΕΣ & ΜΑΚΡΟΧΡΟΝΙΕΣ!

• Έχουμε αναλύσει αυτές τις μετρήσεις και τις έχουμε επεξεργαστεί και στατιστικά!

• Έχουμε εμπειρία από αστοχίες λόγω αυτού του φυσικού μεγέθους!


Αν όμως βρεθούμε στον πλανήτη Άρη για να κάνουμε δυναμική ανάλυση της νέας βάσης της NASA;;;!!!

• Ίδιο θα είναι το κυρίαρχο μέγεθος, ίδιες οι καταστατικές εξισώσεις, ίδια η μεθοδολογία… αλλά:

• ΓΙΑ ΠΟΙΟ ΠΕΔΙΟ ΤΙΜΩΝ ΤΟΥ ΚΥΡΙΑΡΧΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΘΑ ΣΧΕΔΙΑΣΟΥΜΕ; • Κι ακόμα κι αν μας πουν ότι εντάξει θα κάνουμε μετρήσεις και για κάποιο χρονικό διάστημα; Προφανώς θα πούμε ότι αυτό δεν σημαίνει τίποτα γιατί δεν μπορώ να ξέρω οι λιγοστές αυτές μετρήσεις αν αντιστοιχούν σε ελάχιστα του πεδίου τιμών της επιτάχυνσης του εδάφους ή σε μέγιστα ή σε τίποτα από τα δύο!


Αν πάλι βρεθούμε σε μια χώρα στα βάθη της Αφρικής για να κάνουμε τη μελέτη ενός νέου φράγματος αλλά δεν

υπάρχουν βροχογράφοι σε ακτίνα 500km;;;!!! • Ίδιο θα είναι το κυρίαρχο μέγεθος, ίδιες οι καταστατικές εξισώσεις, ίδια η μεθοδολογία… αλλά:

• ΓΙΑ ΠΟΙΟ ΠΕΔΙΟ ΤΙΜΩΝ ΤΟΥ ΚΥΡΙΑΡΧΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΘΑ ΣΧΕΔΙΑΣΟΥΜΕ; • Κι ακόμα κι αν μας πουν ότι εντάξει θα κάνουμε μετρήσεις και για κάποιο χρονικό διάστημα; Προφανώς θα πούμε ότι αυτό δεν σημαίνει τίποτα γιατί δεν μπορώ να ξέρω οι λιγοστές αυτές μετρήσεις αν αντιστοιχούν σε ελάχιστα του πεδίου τιμών της έντασης βροχόπτωσης ή σε μέγιστα ή σε τίποτα από τα δύο!


Ομοίως λοιπόν στα μη κορεσμένα εδάφη…

• Πρέπει να εκτιμήσουμε τον συντελεστή ασφαλείας ενός πρανούς στο οποίο το έδαφος είναι μη κορεσμένο…

• Πρέπει να εκτιμήσουμε τις μεταβολές όγκου σε ένα πρόβλημα που υπάρχουν μεταβολές του βαθμού κορεσμού…

• Πρέπει να εκτιμήσουμε την επιρροή του βαθμού κορεσμού και της χαρακτηριστικής καμπύλης εδάφους-νερού σε ένα πρόβλημα υπόγειας ροής…

• Και μας παρέχεται και η πολυτέλεια (…) να τοποθετήσουμε κάποια όργανα και να μετρήσουμε επιτόπου για κάποιους μήνες ή και έτη…


Απλώς εφαρμόζουμε εδαφοδυναμική στον Άρη και τεχνική υδρολογία σε μια τοποθεσία χωρίς βροχογράφους…


Αν θέλουμε η μηχανική συμπεριφορά των μη κορεσμένων εδαφών να πάψει να είναι απλώς και μόνο

ένα ερευνητικό αντικείμενο της μόδας και να μετατραπεί σε επιστημονική περιοχή που προορίζεται και μπορεί να

επιλύει πραγματικά προβλήματα

ΤΟ ΒΑΡΟΣ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΣΤΡΑΦΕΙ ΣΤΙΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΜΥΖΗΣΗΣ

ΕΠΙΤΟΠΟΥ!

Για αυτό θα απαιτηθεί ένα εθνικό δίκτυο σταθμών μέτρησης μύζησης και ένα μεγάλο πρόγραμμα ανάλυσης

των μετρήσεων που θα πραγματοποιούνται Μ. Μπαρδάνης, 2015

Θα ρωτήσει κάποιος:

Μα για να αναπτυχθεί ένα δίκτυο σταθμών ανάλογο του δικτύου των βροχογράφων ή των επιταχυνσιογράφων

της χώρας θα απαιτηθούν πάρα πολλά χρήματα και πάρα πολύς χρόνος. Πολύ περισσότερα μάλιστα πιθανόν από αυτά που απαιτούνται για ένα δίκτυο βροχογράφων ή

επιταχυνσιογράφων…

Αν είναι π.χ. Ν ο αριθμός των βροχογράφων, τότε…


Ο αριθμός των σταθμών μέτρησης μύζησης θα πρέπει να είναι:

Ν × β × ε × α × δ … κλπ


Βάθος

Είδος εδάφους

Ανάγλυφο

Επιρροή δόμησης

Μάργα Άργιλος

Ιλύς Άμμος

Κάτι τέτοιο θα ήταν πρακτικά αδύνατον! Πιθανόν όμως δεν είναι καν το ζητούμενο…

Η μύζηση, αν και είναι το κυρίαρχο εντατικό μέγεθος μέσω του οποίου μελετούμε τα μη κορεσμένα εδάφη,

είναι συνάρτηση των κλιματολογικών συνθηκών.

Κατά συνέπεια μία προσεκτική επιλογή τοποθεσιών, όπου μάλιστα υπάρχουν ΉΔΗ πλήρεις σταθμοί μέτρησης

κλιματολογικών δεδομένων, θα είχε πολύ περισσότερο νόημα και θα επιτάχυνε και την ικανότητα αξιοποίησης

των λαμβανομένων μετρήσεων…


Μετρήσεις μύζησης και ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας σε ημιαστικό περιβάλλον


Τοποθετήθηκαν πολλαπλοί αισθητήρες μέτρησης και της μύζησης και του ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας

Μετρήσεις μύζησης και ογκομετρικού ποσοστού υγρασίας σε ημιαστικό περιβάλλον


Μετά τη διαπίστωση μιας σαφούς τάσης

εξέλιξης των μεγεθών σε ημερήσια βάση

έγινε πλήρης διαβροχή

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

9/8/13 0:00 16/8/13 0:00 23/8/13 0:00 30/8/13 0:00Date & Time

Suct

ion

(kPa

)

MPS-2 / Κύριος σταθμός

MPS-2 / Δευτερεύων

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

9/8/13 0:00 16/8/13 0:00 23/8/13 0:00 30/8/13 0:00Date & Time

VWC

(%)

Theta Probe

GS3

Κλείνοντας…

Στο αρχείο μου για το αντικείμενο των μη κορεσμένων εδαφών έχω καταγεγραμμένα πάνω από 60 καταστατικά προσομοιώματα και αναρίθμητες εξισώσεις κάθε λογής

για κάθε είδους προσομοιώσεις...

Αντίθετα γνωρίζω μόνο για πέντε (5)… μόνιμους σταθμούς διεθνώς όπου πραγματοποιούνται μετρήσεις

μύζησης όπως αυτές που αναφέρθηκαν…

Εάν είναι ζητούμενο το αντικείμενο να καταστεί πρακτικά χρήσιμο αυτή η αναλογία πρέπει να αλλάξει

δραστικά! Μ. Μπαρδάνης, 2015

Unsaturated Soils - General overview. Volume changes and shear strength (in Greek)

Documents

Transcript of Unsaturated Soils - General overview. Volume changes and shear strength (in Greek)