Η επίδραση της ταχύτητας διάτμησης στην παραμένουσα αντοχή φλύσχη

Abstract

The aim of this thesis is the examination of the influence of the acceleration and the rate of displacement to the residual strength of soils which are connected to landslides in Greece, such as flysch. The thesis consists of two volumes. The first volume includes the eight chapters with the presentation of the laboratory investigation and the second volume includes the four appendixes. The first chapter is the introduction of this thesis where the aim and the flow structure are specified. The second chapter presents a literature review. The third chapter presents the ring shear apparatus of the Laboratory of Soil Mechanics, Foundation and Geotechnical Earthquake Engineering and its principles of operation. There are also described the sample presentation, the testing techniques and the calculation and presentation of results. The end of the chapter presents the procedure of direct shear box tests. The calibrations of ring shear apparatus, the motor drive units and the discussion of the testing errors in the accuracy of measurements are presented in Appendix A. The fourth chapter presents the tested soils and the laboratory program followed in ring shear and direct shear box tests. The samples used were from four different types of decomposed flysch from regions of Western Macedonia and Ipeirus. Twenty four ring shear tests were carried out for these samples. The fifth chapter presents the analysis of results from the ring shear and direct shear box tests for each flysch type. The extended presentation of ring shear tests is included in appendix B and from direct shear box tests is included in appendix C. The observations from the study of the microstructure in the shear zone are included in appendix D. This chapter presents the specification of shear mode in residual strength, the variation of residual strength with the normal stress and the envelopes of shear and critical strength in slow rate of displacement for each of the four flysch types. It also includes the results of the tests for the influence of the rate displacement in the residual strength for each flysch sample individual and for each flysch type. The sixth chapter presents the discussion of ring shear and direct ring shear test results according to the threshold strength, the fast peak strength, the fast residual strength, the slow peak strength after fast shearing and specimen consolidation. For each of the above strengths, there are specified the inflective parameters. There were specified four different types of variation of the fast residual strength with the increasing rate of displacement (types A, B, C, D), when there is ability of suction in shear zone. The seventh chapter presents the conclusions of the thesis for slow residual strength, threshold strength, fast peak strength, fast residual strength and slow peak strength after fast shearing and specimen consolidation. The practical implication is focused on the numerical simulation of the behaviour of pre-existed shear zones. This simulation is critical for the reliability of cinematic analysis of reactivated landslides. The eighth chapter suggests issues for future research.

Αντικείμενο της διατριβής είναι η διερεύνηση της επίδρασης της επιτάχυνσης και της ταχύτητας διάτμησης στην παραμένουσα αντοχή εδαφών, τα οποία συνδέονται με κατολισθητικά φαινόμενα στην Ελλάδα, όπως είναι οι εδαφικοί σχηματισμοί φλύσχη. Η διατριβή αποτελείται από δύο τόμους. Ο πρώτος τόμος περιέχει τα οκτώ κεφάλαια παρουσίασης της πραγματοποιηθείσης έρευνας και ο δεύτερος τα τέσσερα συνοδευτικά παραρτήματα. Το πρώτο κεφάλαιο αποτελεί την εισαγωγή στην οποία παρατίθενται το αντικείμενο και ο σκοπός της. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η βιβλιογραφική ανασκόπηση. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά η συσκευή διάτμησης δακτυλίου του Εργαστηρίου Εδαφομηχανικής και Θεμελιώσεων & Γεωτεχνικής Σεισμικής Μηχανικής και οι αρχές λειτουργίας της. Επίσης περιγράφεται η διαδικασία προετοιμασίας των μελετηθέντων δειγμάτων, η διαδικασία των δοκιμών, καθώς και η μέθοδος υπολογισμού και παρουσίασης των αποτελεσμάτων. Στο τέλος παρουσιάζονται η διαδικασία των δοκιμών άμεσης διάτμησης. Οι βαθμονομήσεις της συσκευής διάτμησης δακτυλίου, τα συστήματα κίνησης, καθώς και η διερεύνηση της επίδρασης πιθανών λαθών στον υπολογισμό των αποτελεσμάτων παρουσιάζονται στο Παράρτημα Α. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα μελετηθέντα εδάφη και το πρόγραμμα εργαστηριακών δοκιμών που ακολουθήθηκε στις δοκιμές διάτμησης δακτυλίου και άμεσης διάτμησης. Χρησιμοποιήθηκαν δείγματα από τέσσερις διαφορετικούς τύπους αποσαθρωμένου φλύσχη από την περιοχή της Δυτικής Μακεδονίας και Ηπείρου. Με τα δείγματα αυτά διεξήχθησαν συνολικά εικοσιτέσσερις δοκιμές διάτμησης δακτυλίου. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ανάλυση των αποτελεσμάτων των δοκιμών διάτμησης δακτυλίου και άμεσης διάτμησης για κάθε τύπο φλύσχη. Αναλυτική περιγραφή των δοκιμών διάτμησης δακτυλίου και άμεσης διάτμησης πραγματοποιείται στα Παραρτήματα Β και Γ αντίστοιχα και των παρατηρήσεων της μικροδομής των ζωνών διάτμησης στο Παράρτημα Δ. Αρχικά παρουσιάζεται ο προσδιορισμός του μηχανισμού διάτμησης στην παραμένουσα κατάσταση, η μεταβολή του συντελεστή τριβής στη παραμένουσα κατάσταση με την ορθή τάση και οι περιβάλλουσες της παραμένουσας και κρίσιμης αντοχής κατά τη βραδεία διάτμηση για κάθε δείγμα των τεσσάρων μελετηθέντων τύπων φλύσχη. Στη συνέχεια για κάθε δείγμα των τεσσάρων μελετηθέντων τύπων φλύσχη και για κάθε τύπο φλύσχη συγκεντρωτικά παρατίθενται τα αποτελέσματα των δοκιμών για την επίδραση της ταχύτητας διάτμησης στην παραμένουσα αντοχή των δειγμάτων. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων δοκιμών διάτμησης δακτυλίου και άμεσης διάτμησης αναφορικά με τη βραδεία παραμένουσα, την ταχεία άμεση, την ταχεία μέγιστη, την ταχεία παραμένουσα και τη βραδεία μέγιστη αντοχή μετά την ταχεία διάτμηση. Για κάθε μια από τις αντοχές προσδιορίζονται οι παράμετροι που τις επηρεάζουν. Προσδιορίστηκαν τέσσερις διαφορετικοί τύποι μεταβολής της ταχείας παραμένουσας αντοχής με την ταχύτητα διάτμησης (τύπος Α, Β, Γ και Δ), όταν υπάρχει δυνατότητα εισρόφησης νερού στη ζώνη διάτμησης. Στο έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα αναφορικά με τη βραδεία παραμένουσα, την ταχεία άμεση, την ταχεία μέγιστη, την ταχεία παραμένουσα και τη βραδεία μέγιστη αντοχή των μελετηθέντων δειγμάτων φλύσχη και στη συνέχεια η πρακτική εφαρμογή των αποτελεσμάτων της που εστιάζεται κυρίως στην καταστατική προσομοίωση της συμπεριφοράς προϋπαρχουσών ζωνών διάτμησης. Η προσομοίωση αυτή θεωρείται καθοριστική για την αξιόπιστη κινηματική ανάλυση επαναδραστηριοποιούμενων κατολισθήσεων, η οποία απαιτείται για την εκτίμηση της επιτάχυνσης, ταχύτητας και μετατόπισης τους και στη συνέχεια για τη διαχείριση της επικινδυνότητας τους. Τέλος στο όγδοο κεφάλαιο προτείνονται θέματα για μελλοντική έρευνα στο αντικείμενο της διατριβής.