Stress-strain behaviour analysis of Middle Polish glacial tills from Warsaw (Poland) based on the interpretation of advanced field and laboratory tests

• Autorzy: Bąkowska A. , Dobak P. , Gawriuczenkow I. , Kiełbasiński K. , Szczepański T. , Trzciński J. , Wójcik E. , Zawrzykraj P.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agp-2016-0026

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The selected parameters of the Wartanian and Odranian tills, with relation to their spatial occurrence, grain size distribution, mineralogical composition, matric suction and other physical characteristics, are presented. The assessment of the lithogenesis and stress history on the microstructure is attempted. The comparison of the compression and permeability characteristics from field and laboratory tests has been performed. Laboratory consolidation tests carried out with up to 20MPa vertical stress, revealed two yield stress values, one in the range of a couple hundreds kPa, the other in the range of a couple thousands kPa. Based on those results, the reliability of the soil preconsolidation assessment, with the use of the two different methods is discussed. The aspect of the triaxial strength reduction under the dynamic loading of diverse frequency and amplitude is raised. The research results depict a variety of possible geological-engineering characteristics, under the divergent constraints scenarios, of compression or strength weakening origin. The effects of the specialized research program will widen the possibilities of physio-mechanical and structural characterization of soils for geological-engineering purposes.

Słowa kluczowe

EN

glacial tills; Warsaw; compressibility; strength; advanced tests

PL

glina lodowcowa; Warszawa; ściśliwość; wytrzymałość; testy

• Wydawca: Faculty of Geology of the University of Warsaw ; Komitet Nauk Geologicznych PAN
• Czasopismo: Acta Geologica Polonica
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 66, no. 3
• Strony: 561--585
• Opis fizyczny: Bibliogr. 71 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Bąkowska A.

• Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

autor

Dobak P.

• Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

autor

Gawriuczenkow I.

• Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

autor

Kiełbasiński K.

• Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

autor

Szczepański T.

• Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

autor

Trzciński J.

• Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

autor

Wójcik E.

• Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

autor

Zawrzykraj P.

• Institute of Hydrogeology and Engineering Geology, Faculty of Geology, University of Warsaw, Al. Żwirki i Wigury 93, 02-089 Warszawa, Poland

Bibliografia

• 1. ASTM D 2487-98. Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System). American Society for Testing and Materials, Philadelphia, pp. 238–247.
• 2. ASTM D 5298-94. Standard test methods for measurment of soil potential (suction) using filter paper. American Society for Testing and Materials, Philadelphia, pp. 1082–1087.
• 3. Bąkowska, A. 2009. Zachowanie się glin lodowcowych rejonu Warszawa-Służew pod wpływem obciążeń dynamicznych. Praca doktorska, Uniwersytet Warszawski, Warszawa. Archiwum WG UW, pp. 52–93.
• 4. Bąkowska, A., Kiełbasiński, K. and Zawrzykraj, P. 2010. Physical and mechanical properties of tills from Służew area in Warsaw in the light of in situ tests. In: Soil parameters from in situ and laboratory tests, pp. 159–168, Poznań University of Life Sciences; Polish Comittee on Geotechnics.
• 5. Becker, D.E., Crooks, J.H.A., Been, K. and Jefferies, M.G. 1987. Work as a criterion for determining in situ and yield stresses in clays. Canadian Geotechnical Journal, 24, 549–564.
• 6. Boulanger, R.W. and Idriss, I.M. 2004. Evaluating the potential for liquefaction or cyclic failure of silts and clays. Center for Geotechnical Modeling, Raport No. UCD/CGM-04/01, Depertment of Civil end Environmental Engineering, College of Engineering, University of California; Davis, pp. 54–78.
• 7. Boulanger, R.W. and Idriss, I.M. 2006. Liquefaction susceptibility of criteria for silts and clays. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 132, 1413–1426.
• 8. Boulton, G.S. 1972. Modern Arctic glaciers as depositional models for former ice sheets. The Journal of the Geological Society, 128, 361–393.
• 9. Boulton, G.S. 1976. A genetic classification of tills and criteria for distinguishing tills of different origin. In: W.Stankowski (Eds), Till, its genesis and diagenesis. Zeszyty Naukowe UAM, Geografia, 12, 65–80.
• 10. Brodzikowski, K. and Van Loon, A.J. 1991. Glacigenic sediments. Developments in sedimentology, 49, 674 p. Elsevier; Amsterdam.
• 11. Burland, J.B. 1990. On the compressibility and shear strength of natural clays. Géotechnique 40, 329–378.
• 12. Casagrande, A. 1936. The determination of the pre-consolidation load and its practical significance. Proceedings, First International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Cambridge, 3, 60–64.
• 13. Dobak, P. 1984. Problems of evaluation of the soil homogenity based on variability of some geotechnical parameters. Scientific Papers of the Institute of Getechnics of Wrocław Technical University, 44, Conferences No 17 pp 23–30.
• 14. Dreimanis, A. 1989. Tills: Their genetic terminology and classification. In: R.P. Goldthwait, C.L. Matsch (Eds), Genetic classification of glacigenic deposit, pp. 17–81. Final Report of The Commission on Genesis and Lithology of Glacial Quaternary Deposits of The International Union for Quaternary Research (INQUA). A.A. Balkema; Rotterdam, Brookfield.
• 15. Frankowski, Z. and Wysokiński, L. 2000. Atlas geologiczno-inżynierski Warszawy. Archiwum CAG, Warszawa, 80 p., 26 figs.
• 16. Grabowska-Olszewska, B. (Eds) 1998. Geologia stosowana. Właściwości gruntów nienasyconych. PWN. Warszawa, 218 p.
• 17. Grabowska-Olszewska, B., Osipov, V.I. and Sokolov, V.N. 1984. Atlas of the microstructure of clay soil, 414 p. Państwowe Wydawnictwo Naukowe; Warszawa.
• 18. Gratchev, I. B., Sassa, K., Osipov, V. I. and Sokolov, V. N. 2006. The liquefaction of clayey soils under cyclic loading. Engineering Geology, 86, 70–84.
• 19. Green, R.A. and Terri, G.A. 2005. Number of Equivalent Cycles Concept for Liquefaction Evaluations – Revisited, ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental- Engineering, 131, 477–488.
• 20. Hart, J.K. and Boulton, G.S. 1991. The interrelation of glaciotectonic and glaciodepositional processes within the glacial environment. Quaternary Science Reviews, 10, 335–350.
• 21. Hart, J.K. 1998. The deforming bed / debris-rich basal ice continuum and its implications for the formation of glacial landforms (flutes) and sediments (melt-out till). Quaternary Science Reviews, 17, 737–754.
• 22. Head, K. H. 1992. Manual of Soil Laboratory Testing, Vol. 1: Soil Classification and Compaction Tests, 388 p. Pentech Press; London.
• 23. Head, K. H. 1994. Manual of Soil Laboratory Testing, Vol. 2: Permeability, Shear Strength and Compressibility Tests, pp. 335–747. Pentech Press; London.
• 24. Izdebska-Mucha, D. and Wójcik, E. 2015. Evaluation of expansivity of Neogene clays and glacial tills from central Poland on the basis of suction tests. Geological Quarterly, 59, 593–602.
• 25. Kaczmarek, Ł. and Dobak, P. 2015. Stability conditions of the Vistula Valley attained by a multivariate approach – a case study from the Warsaw Southern Ring Road. Geologos 21, 249–260.
• 26. Kaczyński, R. and Trzciński, J. 1997. Ilościowa analiza mikrostrukturalna w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) typowych gruntów Polski. Przegląd Geologiczny, 45, 721–726.
• 27. Kaczyński, R. (Eds) 2000. Współczynnik filtracji gruntów spoistych wyznaczony różnymi metodami. [In:] Aktualne problemy geologiczno-inżynierskich badań podłoża budowlanego i zagospodarowania terenu. Bogucki Wyd. Naukowe. S.C, Poznań, pp. 57–65.
• 28. Kaczyński, R., Barański, M., Bąkowska, A., Borowczyk, M., Gawriuczenkow, I., Kiełbasiński, K., Kraużlis, K., Laskowski, K., Pietrzykowski, P., Szczepański, T., Trzciński, J., Wójcik, E. and Zawrzykraj, P. 2008a. Stan skonsolidowania i mikrostruktury glin zlodowacenia środkowopolskiego rejonu Warszawa-Służew na tle ich geologiczno-inżynierskich właściwości. Projekt badawczy KBN Nr 4 T12B 062 28. Archiwum NCN, 161 p.
• 29. Kaczyński, R., Bąkowska, A. and Kiełbasiński, K., 2008b. Analiza stateczności zbocza w rejonie kościoła św. Katarzyny w Warszawie z uwzględnieniem obciążeń dynamicznych. Acta Scientiarum Polonorum, Architektura , 7, 27–37.
• 30. Kaczyński, R., Bąkowska, A. and Kiełbasiński, K. 2012 Geologiczno-inżynierska ocena statycznego i dynamicznego zachowania się gruntów występujących w przekroju doliny Wisły w Warszawie na wysokości Mokotów-Ursynów. Projekt badawczy N N525 362937. Archiwum NCN, 212 p.
• 31. Kondracki, J. 1998. Geografia regionalna Polski, 441 p. PWN; Warszawa.
• 32. Kościówko, H. and Wyrwicki, R. 1996. Metodyka badań kopalin ilastych, pp. 56–76. Państwowy Instytut Geologiczny; Warszawa.
• 33. Krogulec, E. 1992. Określenie wartości współczynnika filtracji osadów słaboprzepuszczalnych przy zastosowaniu systemu monitoringu wód podziemnych BAT. Technika Poszukiwań Geologicznych, 5, 47–51.
• 34. Krogulec, E. 1997. Numeryczna analiza struktury strumienia filtracji w strefie krawędziowej poziomu błońskiego (kotlina Warszawska). Praca doktorska, 78 p. Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego; Warszawa.
• 35. Lawson, D.E. 1997. Sedimentological analysis of the western terminus region of the Matanuska Glacier, Alaska. Cold Region Research and Enginnering Laboratory. Report 79, 1–112.
• 36. Lee, I.K., White, W. and Ingles, O.G. 1983. Geotechnical engineering, 508 p. K. Pitman; Massach,.
• 37. Lunne, T., Robertson P.K. and Powell J.J.M. 1997. Cone Penetration Testing in geotechnical practice. Blackie Academic and Professional; London.
• 38. Marchetti, S. 1980. In situ tests by flat dilatometer. Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, 106, 299–321.
• 39. McKeen, R.G., 1992. A Model for Predicting Expansive Soil Behavior. Proceedings of the 7th International Conference on Expansive Soils, Dallas, 1, 1–6.
• 40. Młynarek, Z. and Wierzbicki J. 2007. Nowe możliwości i problemy interpretacyjne polowych badań gruntów. W: Współczesne problemy geologii inżynierskiej w Polsce. Geologos, 11, 97–118.
• 41. Myślińska, E. 2006. Laboratoryjne badania gruntów, 278 p. UW; Warszawa.
• 42. Osipov, V.I. 1979. Nature of strength and deformation properties of clay soils, 235 p. Publishing House of the Moscow State University; Moscow. [In Russian]
• 43. Osipov, V. I., Nikolaeva, S. K. and Sokolov, V. N. 1984. Microstructural changes associated with thixotropic phenomena in clay soils. Géotechnique, 34, 293–303.
• 44. Osipov, V.I., Sokolov V.N. and Rumyanceva N.A. 1989. The microstructure of clay soils, 211 p. Nedra; Moscow. [In Russian]
• 45. Petsonk, A., Romanowski, W. and Richards, V. 1989. Field permeability testing for RCRA landfill final caver, USA. Proceedings of Hazmacon ‘ 87, Santa Clara, California April 22, 1987, 12 p.
• 46. Pinińska, J. and Dobak, P. 1987. Zmienność parametrów geotechnicznych w warunkach budowy metra w Warszawie. Przegląd Geologiczny, 2, 73–79.
• 47. Piotrowski, J.A. Doring, U., Harder, A., Qadirie, R. and Wenghofer, S. 1997. Deforming bed conditions on the Danischer Wohld Peninsula, north Germany: Comments. Boreas, 26, 73–77.
• 48. PN-88/B-04481 – Grunty budowlane, badania próbek, 45 p.
• 49. PN-B-02481. Geotechnika. Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki miar, 27 p.
• 50. Ruszczyńska-Szenajch, H. 1983. Lodgement tills and syndepositional glaciotectonic processes. Related to subglacial thermal and hydrologic conditions. In: E.B. Evenson, Ch. Schluchter and J. Rabassa (Eds), Tills and related deposits. Proc. of the INQUA Symposia on the Genesis and Lithology of Quaternary Deposits /USA 1981/Argentina 1982, pp. 113–117. A.A. Balkema; Rotterdam.
• 51. Ruszczyńska-Szenajch, H. 1998. Struktura glin lodowcowych jako istotny wskaźnik ich genezy. In: E. Mycielska-Dowgiałło (Eds), Struktury sedymentacyjne i postsedymentacyjne w osadach czwartorzędowych i ich znaczenie diagnostyczne, pp. 13–43. Uniwersytet Warszawski, Warszawa.
• 52. Ruszczyńska-Szenajch, H., Trzciński, J. and Jarosińska, U. 2003. Lodgement till deposition and deformation investigated by macroscopic observation, thin section analysis, and electron microscope study. Boreas, 32, 399–415.
• 53. Sergeev, Y.M., Osipov, V.I. and Sokolov, V.N. 1985. Quantitative analysis of soil structure with the microcomputer system. Bulletin of the International Association of Engineering Geology, 31, 131–136.
• 54. Sergeev, Y.M., Spivak, G.V., Sasov, A.Y., Osipov, V.I., Sokolov, V.N. and Rau, E.I. 1984. Quantitative morphological analysis in a SEM-microcomputer system – I, II. Journal of Microscopy, 135, 1–24.
• 55. Sergeyev, Y. M., Grabowska-Olszewska, B., Osipov, V. I. and Sokolov, V. N. 1978. Types of the microstructures of clayey soils: Proceedings of the III International Congress I.A.E.G., 1, 319–327.
• 56. Sergeyev, Y. M., Grabowska-Olszewska, B., Osipov, V. I. and Sokolov V. N. and Kolomenski Y. N.1980. The classification of microstructures of clay soil. Journal of Microscopy, 120, 237–260.
• 57. Shaw, J. 1977. Till body morphology and structure related to glacier flow. Boreas, 6, 189–201.
• 58. Shi, B., WU, Z., Inyang, H., Chen, J. and Wang, B. 1999. Preparation of soil specimens for SEM analysis using freeze-cut-drying. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 58, 1–7.
• 59. Sikora, Z. 2006. Sondowanie statyczne. Metody i zastosowanie w geoinżynierii, 350 p. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne; Warszawa.
• 60. Smart, P. and Tovey, K. 1982. Electronomicroscopy of soils and sediments: techniques, 264 p. Clarendom Press; Oxford.
• 61. Sobolewski, M. and Bajda, M. 2001. Wpływ uwilgotnienia gruntu na zmianę jego właściwości filtracyjnych. I Krajowa Konferencja Młodych Geotechników „Rozwój badań i modelowanie w geotechnice”. Przegląd Naukowy Wydziału Inżynierii i Kształtowania Środowiska, 20, 89–98.
• 62. Sokolov, V. N., Yurkovets, D. I. and Razgulina, O. V. 2002. Stiman (Structural Image analysis): a software for quantitative morphological analysis of structures by their images (User’s manual. Version 2.0), 75 p. Laboratory of Electron Microscopy, Moscow State University Press; Moscow.
• 63. Sokolov, V.N.1990. Engineering-geological classification of clay microstructures. Proceedings of 6th International IAEG Congress, Rotterdam, 753–760. A.A.Balkema.
• 64. Szczepański, T. 2005. Ocena stanu skonsolidowania wybranych iłów na podstawie analizy parametrów ściśliwości. Ph.D. Thesis, 148 p. Archiwum Wydziału Geologii UW; Warszawa.
• 65. Szczepański, T. 2007. OCR a YSR, czyli klasyczne i współczesne poglądy na prekonsolidację gruntów ilastych. Przegląd Geologiczny, 55, 405–410.
• 66. Torstensson, B. A. 1984. A new system for ground water monitoring. Ground Water Monitoring Review, 4, 131–138.
• 67. Torstensson, B. A. and Petsonk, A. 1986. A device for in situ measurement of hydraulic conductivity. Proc. 4th International Geotechnical seminar on Field Instrumentation and in situ Measurements. Singapore, pp. 157–162.
• 68. Tovey, N.K. and Wong K.Y. 1973. The preparation of soils and other geological materials for the S.E.M. Proceedings of the International Symposium on Soil Structures, 1, 59–67.
• 69. Trzciński, J. 1998a. Ilościowa analiza mikrostrukturalna w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) gruntów poddanych oddziaływaniu wody. In: B.Grabowska-Olszewska (Ed.), Geologia stosowana. Właściwości gruntów nienasyconych, pp. 113–150. Wydawnictwo Naukowe PWN; Warszawa.
• 70. Trzciński, J. 1998b. Mikrostruktury a właściwości geologiczno-inżynierskie glin lodowcowych. Ph.D. Thesis, 165 p. Archiwum Wydziału Geologii, Uniwersytet Warszawski; Warszawa.
• 71. Trzciński, J. 2004. Combined SEM and computerized image analysis of clay soils microstructure: technique & application. In: R.J. Jardine, D.M. Potts, and K.G. Higgins (Eds), Advances in geotechnical engineering: The Skempton conference, pp. 654–666. Thomas Telford; London.