Various aspects of parameters in geotechnics

• Autorzy: Kowalska M.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Each geotechnical design includes subsoil stratification and estimation of "geotechnical" parameter values for every individual soil layer. The term "parameters" covers many different quantities: physical values referring to the soil's properties, like porosity or cohesion, coefficients describing subsoil loading history (OCR) or initial state of stress (Ko), dimensionless designate constants of linear approximation of material response or other non-linear regression coefficients. In this thicket of meanings there is no clear classification, which could suggest which of these quantities are important for the specific analysed problem. It is rarely emphasized that a design consists in a forecast of soil behaviour under loading and this forecast boils down to the use of a theoretical constitutive model. Hence, estimation of geotechnical parameters in laboratory or in situ tests should amount to evaluation of the chosen model's coefficients. This paper suggests three definitions (groups) of parameters: "geotechnical" – all quantities referring to soil and used in geotechnical design, "mechanical" – describing strength and deformability and "soil constitutive model parameters" – identifying the "stress – strain" relations in the numerical model equations. The most important problems related to wrong understanding of the parameters and to the errors resulting from their incorrect evaluation are elucidated.

PL

Integralnym elementem każdego projektu geotechnicznego jest określenie profilu podłoża i oszacowanie wartości parametrów poszczególnych warstw gruntów. Parametry te w skrócie nazywa się geotechnicznymi. Pod tym pojęciem może kryć się wiele znaczeń. Mogą to być wielkości fizyczne dotyczące samego gruntu, takie jak np. porowatość czy spójność, współczynniki dotyczące historii obciążenia podłoża (OCR), stanu naprężeń początkowych (Ko), bezwymiarowe współczynniki kierunkowe prostych aproksymujących pewne odcinki odpowiedzi materiału lub też inne współczynniki regresji krzywoliniowych. W tym gąszczu pojęć brakuje jasnej systematyki, która podpowiadałaby, które z tych wielkości są istotne dla analizowanego zagadnienia. Rzadko uwypukla się fakt, że projektowanie polega na predykcji zachowania się gruntu pod obciążeniem, a predykcja ta sprowadza się do zastosowania teoretycznego modelu konstytutywnego. Szacowanie parametrów geotechnicznych w badaniach laboratoryjnych i polowych powinno się więc koncentrować na szukaniu wartości parametrów, będących współczynnikami wybranego modelu. W niniejszym artykule wyodrębniono trzy grupy parametrów: "geotechniczne" – obejmujące wszelkie wielkości wykorzystywane w projektowaniu a dotyczące gruntu, "mechaniczne" – opisujące wytrzymałość i odkształcalność, oraz "parametry modeli konstytutywnych gruntu" – identyfikujące związki "naprężenie – odkształcenie", wynikające wprost z równań modelu teoretycznego. Naszkicowano najważniejsze problemy związane z nieprawidłowym rozumieniem tych pojęć i błędami wynikającymi z ich niewłaściwego wyznaczania.

Słowa kluczowe

EN

geotechnical parameters; constitutive modelling of soil; mechanical properties; model calibration; loading path method

PL

parametry geotechniczne; konstruktywne modelowanie gleby; parametry mechaniczne; model kalibracyjny; metoda ścieżek obciążenia

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 3, no. 1
• Strony: 47--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Kowalska M.

• Faculty of Civil Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 5, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] PN-B-02481:1998 Gcotcchnics. Basic terms, symbols and units
• [2] Młynarek Z.: Podłoże gruntowe a awaria budowlana (Subsoil contribution to construction failures). XXIV Scientifical - Technical Conference, Szczecin-Międzyzdroje, 26-29 May, 2009 (in Polish)
• [3] Bnmdl H:. The civil and geotechnical engineer in Society: Ethical and philosophical thoughts. Challenges and Recommendations. The Deep Foundations Institute. Hauthorne, 2004
• [4] Chapman T.J.P., Marcelteau A.; Achieving economy and reliability in piled foundation design for a building project. The Structural Engineer, June 2004
• [5] Van Staveren M.; Innovation with risk management, International Seminar 40 years of A.P. van den Berg. Heerenveen, 2008 (unpublished)
• [6] PN-81/B-03020 Building soils. Foundation bases. Static calculation and design
• [7] Lunne T., Robertson P.K., Powell U.M.; Cone Penetration Testing In Geotechnical Practice, Blackie Academic and Professional, London, 1997
• [8] Marchetti S.; In Situ Tests by Flat Dilatometer. Journal of Geotechnical Engineering Divison, Proc. of the ASCE, 106 (GT3), 1980, p.299-321
• [9] Młynarek Z, Wierzbicki J., Wołyński W.; Use of cluster method for in situ tests. Studia geotechnica et mechanica, No.3-4, 2005, p.15-27
• [10] Młynarek Z, Wierzbicki J.; Nowoczesne metody rozpoznawania podłoża dla potrzeb budowy mostów i tuneli (Modern subsoil identification methods for bridge and tunnel building), Geoinżynieria i tunelowanie, vol. 2, 2005, p.46-55 (in Polish)
• [11] Gryczmański M.; Jeszcze o przyczynach awarii wysokiego nasypu w km 330+970 autostrady A4 (Back to the subject of causes underlying the structural failure of the high embankment at 330+970 km stretch of A4 motorway). XXIII Konferencja Naukowo-Techniczna, Szczecin-Międzyzdroje, 23-26 May, 2007 (in Polish)
• [12] Gryczmański M.; O kalibrowaniu modeli konstytutywnych gruntów. (On soil constitutive models calibration) Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Budownictwo, z. 80, 1995, p.37-52 (in Polish)
• [13] Gryczmański M., Jastrzębska M., Sternik K.; Jednopowierzchniowy sprężysto-plastyczny model gliny o silnie nieliniowym wzmocnieniu anizotropowym - kalibrowanie i implementacja numeryczna (One-surface elastic-plastic clay model with highly non-linear anisotropic hardening - calibration and numerical implementation), BK-254/RB-7/98, Politechnika Śląska, Gliwice, 1998 (in Polish)
• [14] Wheeler S.J., Näätänen A., Karstunen M., Lojander M.; An anisotropic elasto-plastic model for soft clays. Canadian Geotechnical Journal, 40, 403-418, doi: 10.1139/T02-119, 2003
• [15] Graham J., Houlsby G.T.; Anisotropic elasticity of a natural clay. Geotechnique, Vol.33, No.2, 1983, p.165-180
• [16] Atkinson J.H., Richardson, D., Stallebrass S.E.; Effect of recent stress history on the stiffness of overconsol-idated soil. Geotechnique, Vol. 40, No.4, 1990, p.531-540
• [17] Kowalska M.; Kalibrowanie modeli gruntów metodą ścieżek naprężenia. (Calibration of soil models with stress path method). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej nr 1695, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2005, p.195-202 (in Polish)
• [18] Kowalska M.; Identyfikacja parametryczna modeli gruntów w zagadnieniach geotechniki (Parametric identification of soil models in geotechnical problems). Praca doktorska. Politechnika Śląska, Gliwice, 2009 (in Polish)