H ακαριαία και σημαντική μείωση της φέρουσας ικανότητας (διατμητικής αντοχής) και της δυσκαμψίας ενός κορεσμένου εδάφους λόγω επιβολής μιας δυναμικής μεταβολής της εντατικής του κατάστασης υπό αστράγγιστες συνθήκες, ονομάζεται Ρευστοποίηση.
Η απώλεια της φέρουσας ικανότητας που εμφανίζεται στην περίπτωση της ρευστοποίησης αφορά ολόκληρη την εδαφική μάζα και δεν περιορίζεται κατά μήκος ενός επιπέδου ολίσθησης, Οφείλεται στην κατάρρευση του εδαφικού σκελετού λόγω της ανάπτυξης υπερπίεσης στο νερό των πόρων που λόγω των αστράγγιστων συνθηκών εγκλωβίζεται κατά την επιβολή του φορτίου, εμποδίζει το έδαφος να συμπυκνώσει τον όγκο του και ασκεί δυνάμεις στους κόκκους του εδάφους απομακρύνοντας τον ένα από τον άλλο με αποτέλεσμα να χάσουν μερικά ή συνολικά τη μεταξύ τους συνάφεια και να μετατραπούν σε ένα παχύρευστο εναιώρημα που αδυνατεί να στηρίξει τα υπερκείμενα φορτία.
Οι συνέπειες της ρευστοποίησης μπορεί να είναι ιδιαίτερα καταστροφικές και μη αναστρέψιμες. Περιλαμβάνουν αστοχίες πρανών και φραγμάτων, πλευρική μετατόπιση κατασκευών αντιστήριξης, σημαντικές καθιζήσεις κτιρίων και απόκλιση τους από την κατακόρυφο, καταρρεύσεις γεφυρών λόγω πλευρικής εξάπλωσης του εδάφους που στηρίζει τα βάθρα τους, ρηγματώσεις του εδάφους και σχηματισμός κώνων άμμου από τους οποίους αναδύεται το νερό των ρευστοποιημένων στρωμάτων μαζί με συμπαρασυρόμενο εδαφικό υλικό, ανάδυση υπόγειων κατασκευών όπως δεξαμενών και αγωγών ύδρευσης κ.α.
Υπάρχουν ιστορικές καταγραφές εκδηλώσεων του φαινομένου της ρευστοποίησης από την αρχαιότητα, σε περιοχές που ήταν αναπτυγμένος ο ανθρώπινος πολιτισμός. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η ευρύτερη περιοχή του Αιγαίου, όπου βρίσκει κανείς περιγραφές για δευτερογενή φυσικά φαινόμενα από τον 5ο αι. π.Χ.
Ήταν ωστόσο δύο καταστροφικοί σεισμοί που έγιναν το 1964, του Great Alaskan Earthquake (M=8) και του Niigata Earthquake (M=7.5) κατά τους οποίους σημειώθηκαν εκτεταμένες καταστροφές ως συνέπειες της εκδήλωσης φαινομένων ρευστοποίησης και έστρεψαν το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας στη συστηματική μελέτη του φαινομένου της ρευστοποίησης και την ανάπτυξη του γνωστικού πεδίου σε βαθμό που να επιτρέπει την διατύπωση μεθόδων για την πρόβλεψη και αποτροπή παρόμοιων κινδύνων στο μέλλον.
Οι Kishida (1966), Koizumi (1966), Ohsaki (1966), Seed and Idriss (1971), ανέπτυξαν πρώτοι μεθόδους με την αξιοποίηση δεικτών από δοκιμές πεδίου. Η πρότυπη δοκιμή διείσδυσης SPT ήταν αυτή που χρησιμοποιήθηκε τότε για το συσχετισμό της τιμής Ν των κτύπων ανά 30 cm διείσδυσης του πενετρόμετου στο έδαφος, με την αντοχή του έναντι ρευστοποίησης λόγω σεισμικής φόρτισης. Ακόμα και σήμερα, η δοκιμή SPT είναι αυτή που χρησιμοποιείται ευρύτατα, παράλληλα όμως τρεις ακόμα δοκιμές έχουν φτάσει σε ικανοποιητικό στάδιο εξέλιξης ώστε να είναι επαρκώς ασφαλή τα αποτελέσματα που δίνουν: η Δοκιμή Διείσδυσης Κώνου (CPT), η μέτρηση της ταχύτητας των Διατμητικών Κυμάτων στο πεδίο (Vs) και η Δοκιμή Διείσδυσης Becker (BPT).
Η έρευνα συνεχίζεται ως σήμερα και πολυάριθμοι ερευνητές από τότε έχουν εργαστεί ώστε να εξελίξουν τη μέθοδο ενσωματώνοντας νέα δεδομένα που δίνει η παρατήρηση των νέων (αλλά και η επανεξέταση των παλαιών) περιστατικών εκδήλωσης ρευστοποίησης στο πεδίο και να ελαχιστοποιήσουν το δυνατόν τις αβεβαιότητες που υπεισέρχονται στα μοντέλα, με χρήση εξελιγμένων στατιστικών μεθόδων και λεπτομερών αναλύσεων σεισμικής απόκρισης.
Η παρούσα εργασία αναπτύσσεται στα κεφάλαια 1-4 και το παράρτημα Α΄ και χωρίζεται σε δύο μέρη: Το μέρος Α΄ που είναι βιβλιογραφικό και το μέρος Β΄ που είναι γεωτεχνική μελέτη εκτίμησης κινδύνου ρευστοποίησης.
Το βιβλιογραφικό μέρος περιλαμβάνει τα κεφάλαια 1-3 καθώς και τις βιβλιογραφικές αναφορές. Εδώ, δίνονται οι απαραίτητοι ορισμοί και το θεωρητικό υπόβαθρο για την κατανόηση του φαινομένου της ρευστοποίησης. Αναπτύσσονται οι μέθοδοι που θα χρησιμοποιηθούν στο μέρος Β΄ και δίνονται οι απαραίτητες λεπτομέρειες τους προκειμένου να κατανοηθούν οι αιτίες της διαφοράς των αποτελεσμάτων που δίνει η καθεμία. Επιπλέον, περιλαμβάνεται μια πλούσια αναφορά σε βιβλιογραφία, προκειμένου να είναι δυνατή η περεταίρω εμβάθυνση στα επιμέρους ζητήματα.
Το μέρος Β΄ (Κεφάλαιο 4, Παράρτημα Α΄) αποτελεί την πρακτική εφαρμογή των μεθόδων που παρουσιάστηκαν στο πρώτο μέρος. Γίνεται γεωτεχνική μελέτη για την εκτίμηση του κινδύνου ρευστοποίησης με βάση δοκιμές SPT, περιοχής που βρίσκεται στην κοιλάδα του Σπερχειού, όπου θα κατασκευαστεί τμήμα του αυτοκινητοδρόμου Α3 που ενώνει τη Λαμία με την Εγνατία οδό στο ύψος των Γρεβενών. Η μελέτη αυτή θα καταδείξει εάν είναι ασφαλής η διέλευση του αυτοκινητόδρομου από την περιοχή ή εάν θα πρέπει να ληφθούν μέτρα μείωσης του κινδύνου ρευστοποίησης. Γίνεται η περιγραφή των εδαφικών στρώσεων όπως προκύπτουν από τις γεωτρήσεις, δίνονται στοιχεία εργαστηριακών δοκιμών με βάση τα οποία αξιολογείται η επιδεκτικότητά τους σε ρευστοποίηση και γίνεται η συνοπτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων της ανάλυσης καθώς και η διατύπωση τα συμπερασμάτων που προκύπτουν από αυτά.
The sudden drop of shear strength under undrained conditions, from the yield strength to the substantially smaller critical state strength, is known as liquefaction. It results from the dynamic application of external loading, which causes a sudden change in the internal shear stresses of the soil under undrained conditions. The strength undergoes such a significant decrease that the sand temporarily assumes the consistency of a heavy liquid which is incapable of supporting the overlain structures.
The consequences of liquefaction triggering can be disastrous and irreversible and they include flow slides of sloping ground, lateral displacement of retaining structures and bridge abutments, tilting, sinking, and complete failure of foundations, breaking up of the ground, boiling of sand through breaks to the ground surface and basements, and floating of buried light structures such as storage tanks and piping.
Historic records and descriptions of liquefaction manifestations can be found since antiquity, but it was only after the two disastrous earthquakes in 1964, the Great Alaskan Earthquake and Niigata Earthquake, both of which produced liquefaction-related damage that scientists started intensive and systematic studies of the phenomenon. Kishida (1966), Koizumi (1966), Ohsaki (1966), Seed and Idriss (1971) developed methods for the estimation of liquefaction potential of soil deposits based on on-site tests such as Standard Penetration Test (SPT). These methods, are still the common practice for the assessment of liquefaction risk and numerous researchers make improvements in order to minimize the uncertainty of the calculations.
Although several types of tests have reached the maturity of giving safe interpretations regarding the resistance of a site against liquefaction (CPT, Vs, BPT), SPT is still the most widespread and commonly used on-site method for the estimation of liquefaction potential. In this thesis, history and latest improvements of the method of liquefaction potential assessment based on SPT results will be presented and the geotechnical analysis for the liquefaction risk assessment of a real site will be performed, based on the results of 10 soundings.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Main Files
Αξιολόγηση επιδεκτικότητας και εκτίμηση δυναμικού ρευστοποίησης εδαφικών σχηματισμών με βάση δεδομένα από επί τόπου δοκιμές Description: 69841_Φαρμάκης_Δημήτριος.pdf (pdf)
Book Reader Info: Κυρίως σώμα και παράρτημα διπλωματικής Size: 11.9 MB
Αξιολόγηση επιδεκτικότητας και εκτίμηση δυναμικού ρευστοποίησης εδαφικών σχηματισμών με βάση δεδομένα από επί τόπου δοκιμές - Identifier: 73774
Internal display of the 73774 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
Αξιολόγηση επιδεκτικότητας και εκτίμηση δυναμικού ρευστοποίησης εδαφικών σχηματισμών με βάση δεδομένα από επί τόπου δοκιμές