Czy ośrodki sypkie są piątym stanem materii?

• Autorzy: Sawicki A.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych ilustrujących takie cechy ośrodków sypkich, które je odróżniają od innych materiałów. W przypadku suchego ośrodka sypkiego są to charakterystyczne zmiany objętości przy ścinaniu, które zależą od początkowego stanu takiego materiału. Jeżeli ośrodek ciągle się zagęszcza, to ma on charakter kontraktywny; natomiast jeśli najpierw się zagęszcza, a potem rozluźnia, to mówimy o ośrodku dylatywnym. Dylatancja rozpoczyna się, gdy ścieżka naprężenia efektywnego przekroczy tzw. linię niestabilności. Omówiono tę charakterystykę ośrodków sypkich, jak też pojęcie linii stanu ustalonego, która oddziela stany kontraktywne od dylatywnych w pewnej przestrzeni charakteryzującej stan ośrodka sypkiego. Omówiono też zachowanie nawodnionego ośrodka sypkiego przy ścinaniu, w warunkach bez odpływu wody z porów. Pokazano, że w ośrodku kontraktywnym następuje generacja ciśnienia wody w porach, która prowadzi do upłynnienia tego materiału, to jest do stanu przypominającego ciecz. W gruntach dylatywnych początkowo następuje generacja ciśnienia porowego, a po przekroczeniu linii niestabilności następuje makroskopowe wzmocnienie materiału. Zasygnalizowano problemy praktyczne, w których upłynnienie odgrywa główną rolę oraz zasugerowano nowe obszary badań teoretycznych.

EN

Some properties of granular materials which distinguish them from other states of matter are described. In the case of dry granular matter, or fluid saturated, but with free drainage of pore-fluid allowed, such a specific property is the ability to contract/dilate during shearing. Contraction means a reduction of volume, whilst dilation is a volumetric increase. In the case of fluid-saturated granular material, but in undrained conditions, reaction of granular matter during shearing is even more interesting, as pore-fluid pressure changes take place and respective regrouping of effective stresses. Therefore, the macroscopic properties of fluid-saturated granular material also change. The material which initially displays macroscopic properties of a solid body becomes increasingly weaker, and then, depending on its initial state and the loading history, such a mixture may liquefy, i.e. it displays the macroscopic properties typical for fluids. Experimental results illustrating the above described phenomena are shown and some practical aspects described. The concepts of instability and steady state lines are introduced and new fields of research suggested.

Słowa kluczowe

PL

ośrodki sypkie; upłynnienie; zagęszczanie/dylatancja

EN

granular materials; liquefaction

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 1, nr 32
• Strony: 415--426
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Sawicki A.

• Instytut Budownictwa Wodnego PAN, Gdańsk-Oliwa

Bibliografia

• 1. Coveney, P. i Highfield, R. (1997): „Granice złożoności. Poszukiwania porządku w chaotycznym świecie”, Prószyński i S-ka, Warszawa.
• 2. Gifford, C., Mellet, P., Redfern, M., Stott, C., Walker, R. i Williams, B. (2001): „Podręczna encyklopedia fizyki”, Podsiedlik-Raniowski i S-ka, Poznań.
• 3. Isaacs, A., red. (2000): „Słownik fizyki”, Prószyński i S-ka, Warszawa.
• 4. Lambe, T.W. iWhitman, R.V. (1977): „Mechanika gruntów”, Arkady, Warszawa.
• 5. Sawicki, A. (2001): „Kilka refleksji o mechanice gruntów”, Księga Jubileuszowa poświęcona 70-leciu urodzin Profesora Piotra Wilde, K. Szmidt (red.), Wydawnictwo IBW PAN, Gdańsk, 251-267.
• 6. Sawicki, A. (2002): „Inżynieria brzegowa widziana z zewnątrz”, Inżynieria Morska i Geotechnika, 23, 4, 189-193.
• 7. Sawicki, A. (2003): „O modelowaniu ośrodków rozdrobnionych”, Inżynieria Morska i Geotechnika, 24, 3-4, 184-190.
• 8. Sawicki, A. (2004): „Applied mechanics against the arts of geotechnical and coastal engineering”, Engineering Transactions, 52, 1-2, 91-109.
• 9. Sawicki, A. i Chybicki, W. (2003): „Studium modelowania deformacji piasku przed osiągnięciem stanu granicznego”, Inżynieria Morska i Geotechnika, 24, 3-4, 190-194.
• 10. Sawicki, A. i Mierczyński, J. (2006): „Developments in modelling liquefaction of granular soils, caused by cyclic loads”, Applied Mechanics Reviews, ASME, w druku.
• 11. Świdziński, W. and Mierczyński, J. „Instability line as a basic characteristic of noncohesive soils”, Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 52, 1, 59-85.
• 12. Zienkiewicz, O., Chan, A., Pastor, M., Schrefler, B. and Simoni, T. (1999): „Computational Geomechanics with Special Reference to Earthquake Engineering”, J. Wiley and Sons, Chichester.