Application of bender-type piezoelements for assessment of initial unsaturated soil stiffness with controlled suction

Main Article Content

Z. Skutnik
M. Biliniak
E. Sobol


Keywords : piezoelementy typu bender, grunt nienasycony, ssanie macierzyste, grunt nienasycony, ssanie macierzyste
Abstract

W artykule podjęto próbę oceny wpływu stopnia nasycenia gruntu wodą na jego sztywność w zakresie małych odkształceń. Właściwa analiza interakcji konstrukcji budowlanej z gruntem przeprowadzana z wykorzystaniem metod numerycznych wymaga znajomości parametrów, w szczególności charakterystyk sztywności w zakresie odkształceń odpowiadających rzeczywistym warunkom pracy tej konstrukcji. Zazwyczaj odkształcenia podłoża gruntowego wywołane obciążeniem od budowli nie przekraczają wartości 10–3, w związku z czym szczególnie ważne dla inżyniera geotechnika jest określenie sztywności gruntu w zakresie odkształceń 10–5–10–3. W celu wyznaczenia charakterystyk sztywności gruntu spoistego wykorzystano aparat trójosiowego ściskania wyposażony w piezoelementy typu bender, umożliwiające pomiar prędkości fali poprzecznej wewnątrz próbki. Podstawa opisywanego aparatu trójosiowego jest wyposażona w ceramikę o wysokim ciśnieniu wejścia powietrza (HAEV), co pozwoliło, wykorzystując technikę „translacji osi”, wykonać badania dla zmiennego (kontrolowanego) stopnia nasycenia próbki gruntu wodą. W literaturze stopień nasycenia (Sr) i wilgotność gruntu są wymieniane jako jedne z wielu czynników, które obok właściwości fizycznych, wartości naprężeń efektywnych, wskaźnika porowatości, historii naprężenia i innych wpływają na prędkość propagacji fali w gruncie. W publikacji opisano metodykę badań oraz przedstawiono wyniki badań własnych.

Article Details

How to Cite
Skutnik, Z., Biliniak, M., & Sobol, E. (2019). Application of bender-type piezoelements for assessment of initial unsaturated soil stiffness with controlled suction. Scientific Review Engineering and Environmental Studies (SREES), 28(3), 405–416. https://doi.org/10.22630/PNIKS.2019.28.3.38
References

Asslan, M. i Wuttke, F. (2012). Wave velocity change and small-strain stiffness in unsaturated soils: experimental investigation. W C. Mancuso, C. Jommi, F. D’Onza (red.), Unsaturated soils: research and applications (strony 355-362). Springer: Berlin, Heidelberg.

Atkinson, J.H. i Sallfors, G. (1991). Experimental determination of soil properties (stress-strain-time). Proceedings of 10th ECSMFE, 3, 915-956.

Bajda, M., Markowska-Lech, K., Lech, M. i Skutnik, Z. (2016). Terenowe badania sejsmiczne w praktyce geotechnicznej. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, 93, 95-107.

Bajda, M. i Skutnik, Z. (2010). Ocena modułu ścinania gytii na podstawie geotechnicznych badań terenowych. Inżynieria Morska i Geotechnika, 4, 507-511.

Barański, M. i Szczepański, T. (2007). Zastosowanie metod sejsmiki powierzchniowej do oceny modułu G gruntu. Czasopismo Techniczne. Środowisko, 104, 17-25.

Burland, J.B. (1989). Ninth Laurits Bjerrum Memorial Lecture: “Small is beautiful” – the stiffness of soils at small strains. Canadian Geotechnical Journal, 26(4), 499-516.

Camacho-Tauta, J.F., Cascante, G., da Fonseca, A.V. i Santos, J.A. (2015). Time and frequency domain evaluation of bender element systems. Géotechnique, 65, 548-562.

Dyvik, R. i Madshus, C. (1985). Lab measurements of Gmax using bender elements. W V. Khosla (red.), Proceedings ASCE Annual Convention: Advances in the Art of Testing Soils under Cyclic Conditions (strony 186-197). Detroit: American Society of Civil Engineering.

Fredlund, D.G. i Rahardjo, H. (1993). Soil mechanics for unsaturated soils. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons.

Godlewski, T. i Szczepański, T. (2011). Nieliniowa charakterystyka sztywności gruntu (G0) – metody oznaczania i przykłady zastosowań. Górnictwo i Geoinżynieria, 35, 243-250.

Godlewski, T., Szczepański, T. i Bogusz, W. (2015). Stosowalności wybranych metod określania modułu sztywności G0 gruntów w praktyce geotechnicznej. Inżynieria Morska i Geotechnika, 3, 371-376.

Heitor, A., Indraratna, B. i Rujikiatkamjorn, C. (2012). Characterising compacted soil using shear wave velocity and matric suction. Australian Geomechanics Journal, 47(2), 79-86.

Jastrzębska, M. (2010). Badania zachowania się gruntów spoistych poddanych obciążeniom cyklicznym w zakresie małych odkształceń. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.

Kanty, P., Podleś, K., Truty, A. i Warchal, T. (2016). Wzmocnienie podłoża gruntowego pod fundamentami turbozespołu bloków 5 i 6 w PGE Elektrownia Opole SA. Acta Scientiarum Polonorum. Architectura, 15(4), 91-102.

Kriegel H.J. i Weisner H.H. (1973). Problems of stress strain conditions in subsoil. W Proceedings 8th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 1(3), 133-141.

Lawrence, F.V. (1963). Propagation of Ultrasonic Waves through Sand. Research Report R63-08. Cambridge, MA, USA: Massachusetts Institute of Technology.

Lawrence, F.V. (1965). Ultrasonic Shear Wave Velocity in Sand and Clay. Research Report R65-05. Cambridge, MA, USA: Massachusetts Institute of Technology.

Lee, J.S. i Santamarina, J.C. (2005). Bender elements: performance and signal interpretation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 131(9), 1063-1070.

Leong, E.C., Rahardjo, H. i Fredlund, D.G. (2001). Application of unsaturated soil mechanics in geotechnical engineering. W Proceedings of the 8th East Asian Pacific Conference on Structural Engineering and Construction: challenges in the 21st century. Singapore. Nanyang Technological University [CD].

Leong, E.C., Yeo, S.H. i Rahardjo, H. (2005). Measuring shear wave velocity using bender elements. Geotechnical Testing Journal, 28(5), 488-498.

Lipiński, M.J. (2013). Kryteria wyznaczania parametrów geotechnicznych (rozprawa habilitacyjna). Warszawa: SGGW.

Lipiński, M.J. i Wdowska, M.K. (2004). Kryteria nasączania gruntów prekonsolidowanych metodą ciśnienia wyrównawczego. W Materiały II Problemowej Konferencji Geotechniki „Współpraca budowli z podłożem gruntowym” (strony 71-81). Białystok–Białowieża.

Lu, N. i Likos, W. (2004). Unsaturated soil mechanics. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons.

Markowska-Lech, K., Lech, M., Bajda, M. i Szymański, A. (2013). Small strain stiffness in overconsolidated Pliocene clays. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Land Reclamation, 45(2), 169-181.

PN-86/B-2480. Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów.

PN-EN ISO 14688. Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów.

Sas, W., Gabryś, K., Soból, E. i Szymański, A. (2016). Dynamic Characterization of Cohesive Material Based on Wave Velocity Measurements. Applied Sciences, 6(2), 49. DOI: 10.3390/app6020049

Sas, W., Gabryś, K. i Szymański, A. (2014). Comparison of resonant column and Bender elements tests on selected cohesive soil from Warsaw. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities. Series Civil Engineering, 17(3), #7.

Sas, W., Soból, E., Gabryś, K. i Markowska-Lech, K. (2016). Study of the cohesive soil stiffness in a modified resonant column. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, 93, 21-33.

Shirley, D.J. (1978). An improved shear wave transducer. Journal of the Acoustical Society of America, 63, 1643-1645.

Skutnik, Z. (2002). Weryfikacja parametrów geotechnicznych rdzenia zapory nasypowej na podstawie badań prowadzonych podczas budowy (praca doktorska). Warszawa: SGGW.

Skutnik, Z. (2015). Badania gruntów nienasyconych – dotychczasowe doświadczenia i perspektywy rozwoju. Inżynieria Morska i Geotechnika, 3, 176-183.

Skutnik, Z., Biliniak, M. i Szymański, A. (2015). Badania wpływu ciśnienia ssania na wytrzymałość i sztywność gruntu spoistego i niespoistego. Inżynieria Morska i Geotechnika, 3, 216-221.

Skutnik, Z., Lendo-Siwicka, M. i Garbulewski, K. (2010). Assessment of the cv coefficient for unsaturated Warsaw Clay. W Proceedings of the 5th International Conference on Unsaturated Soils. Tom 1 (strony 371-380). Barcelona. Boca Raton: CRC Press/Balkema.

Soból, E., Sas, W. i Szymański, A. (2015). Zastosowanie kolumny rezonansowej do określenia reakcji gruntów drobnoziarnistych obciążonych dynamicznie. Scientific Review Engineering and Environmental Sciences, 24(2), 133-144.

Świdziński, W. i Mierczyński, J. (2010). Badania reakcji sprężystej gruntów niespoistych za pomocą pomiaru prędkości fali sejsmicznej. Czasopismo Techniczne. Środowisko, 107 (1-Ś), 63-82.

Szczepański, T. i Godlewski, T. (2017). Wybrane aspekty prawidłowego doboru parametrów badania i weryfikacji wyników oznaczeń dla określania modułu sztywności (G0) w metodzie BET. Scientific Review Engineering and Environmental Sciences, 26(1), 75-84.

Truty, A. (2008). Sztywność gruntów w zakresie małych odkształceń. Aspekty modelowania numerycznego. Czasopismo Techniczne. Środowisko, 105(3-Ś), 107-126.

Truty, A., i Podleś, K. (2010). Zastosowanie modelu hardening soil-small do analizy problemów interakcji konstrukcji budowlanych z podłożem. Czasopismo Techniczne. Środowisko, 107, 117-134.

Viggiani, G. i Atkinson, J.H. (1995). Interpretation of bender element tests. Géotechnique, 45, 149-154.

Yang, S.R., Lin, H.D., Kung, J.H.S. i Liao, J.Y. (2008). Shear wave velocity and suction of unsaturated soil using bender element and filter paper method. Journal of GeoEngineering, 3(2), 67-74.

Statistics

Downloads

Download data is not yet available.
Recommend Articles