Determination of the characteristic values of the undrained shear strength of organic soils according to Eurocode 7

• Autorzy: Sulewska Maria Jolanta , Lechowicz Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2024.148899

Warianty tytułu

PL

Wyznaczenie charakterystycznych wartości wytrzymałości na ścinanie bez odpływu gruntów organicznych według Eurokodu 7

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the methods of determining the characteristic value on the basis of the standards: PN-B-03020:1981, PN-EN 1997-1:2008, prEN 1997-1:2022-09 and Schneider formula. Determination of the characteristic value of the undrained shear strength tfu was carried out using statistical method on the basis of the prEN 1997-1:2022-09 standard and Schneider formula. The statistical calculations were based on the results of field vane tests carried out in organic subsoil of test embankment in Antoniny test site before loading and after the 2nd embankment stage. In order to determine the undrained shear strength tfu of organic soils from field vane tests, the measured values of shear strength tf v were corrected using the average values of correction factors µ = µ(lab) determined on the basis of triaxial compression, simple shear and triaxial extension tests. The analysis of the calculation results shows that with relatively numerous data sets, large values of the coefficient of variation Vx result in significantly lower characteristic values of tfu obtained according to prEN 1997-1:2022-09, compared to the values obtained according to the Schneider formula. In the case of few data sets, for which high values of the coefficient kn are obtained, with high values of the coefficient of variation Vx , the comparison of the values according to prEN 1997-1:2022-09 with the values obtained according to the Schneider formula shows the greatest differences.

PL

W artykule opisano sposób wyznaczenia wartości charakterystycznych parametru geotechnicznego na podstawie norm: PN-B-03020:1981, PN-EN 1997-1:2008, prEN 1997-1:2022-09 oraz wzoru Schneidera. Obliczenia metodą statystyczną wartości charakterystycznych wytrzymałości na ścinanie bez odpływu tfu przeprowadzono na podstawie projektu normy prEN 1997-1:2022-09 oraz propozycji Schneidera. W obliczeniach wykorzystano wyniki badan polową sondą krzyżakową przeprowadzone w podłożu organicznym nasypu doświadczalnego przed obciążeniem podłoża nasypem oraz po 2. etapie obciążenia podłoża nasypem. W celu wyznaczenia wytrzymałości na ścinanie bez odpływu tfu gruntów organicznych z badan polową sondą krzyżakową pomierzone wartości wytrzymałości na ścinanie tf v skorygowano za pomocą średnich wartości współczynników poprawkowych µ = µ(lab) wyznaczonych na podstawie badan trójosiowego ściskania, prostego ścinania i trójosiowego rozciągania. Analiza wyników obliczeń wskazuje, że w przypadku wyznaczenia wartości charakterystycznych wytrzymałości na ścinanie bez odpływu Xk = tfu warstw torfu i gytii przed obciążeniem nasypem, ze stosunkowo licznymi zbiorami danych przy dużych wartościach wskaźnika zmienności Vx przy podobnych wartościach współczynnika kn znacznie mniejsze wartości charakterystyczne parametru tfu uzyskano według prEN 1997-1:2022-09 w porównaniu z wartościami otrzymanymi według wzoru Schneidera. W przypadku wyznaczenia wartości charakterystycznych wytrzymałości na ścinanie bez odpływu tfu warstw torfu i gytii po skarpą i pod koroną nasypu po 2. etapie obciążenia podłoża nasypem, przy nielicznych zbiorach danych (dla których uzyskuje się duże wartości współczynnika kn), przy dużych wartościach wskaźnika zmienności Vx porównanie wartości według prEN 1997-1:2022-09 z wartościami otrzymanymi według wzoru Schneidera wskazuje na największe różnice. Zatem na wartość charakterystyczną parametru geotechnicznego ma znaczny wpływ współczynnik kn, który uwzględnia liczebność zbioru pomiarów. Duzy rozrzut wyników badań, który jest wyrażony za pomocą wskaźnika zmienności Vx także zdecydowanie obniża wartość charakterystyczną parametru geotechnicznego.

Słowa kluczowe

EN

characteristic value of the parameter; Eurocode 7; field vane test; organic soils; statistical procedure; undrained shear strength

PL

Eurokod 7; grunty organiczne; polowa sonda krzyżakowa; procedura statystyczna; wartość charakterystyczna parametru; wytrzymałość na ścinanie bez odpływu

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 70, nr 1
• Strony: 39--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sulewska Maria Jolanta

• Faculty of Civil Engineering and Environmental Sciences, Bialystok University of Technology, Wiejska 45E St., 15-351 Bialystok, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7405-8710

autor

Lechowicz Zbigniew

• Department of Geotechnical Engineering, Institute of Civil Engineering, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Nowoursynowska 159 St., 02-776 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1426-5881

Bibliografia

• [1] J.D. Andersen and N. Okkels, “Evaluation of fast tests FVT-F”, presented at Nordic Geotechnical Meeting, NGM 2020, Finland, Jan 2021.
• [2] G.B. Baecher, “Geotechnical error analysis”, MIT Special Summer Course. Recent Developments in Measurement and Modeling of Clay Behavior for Foundation Design. Department of Civil Engineering. MIT, 1985.
• [3] A. Batog and M. Hawrysz, “Wartości charakterystyczne parametrów geotechnicznych gruntów wyznaczane według Eurokodu 7”, Górnictwo i Geoinżynieria, vol. 34, no. 2, pp. 77–85, 2010.
• [4] J. Ching, K-K. Phoon, K-F. Chen, T.L.L. Orr and H.R. Schneider, “Statistical determination of multivariate characteristic values for Eurocode 7”, Structural Safety, vol. 82, art. no. 101893, 2020, doi: 10.1016/j.strusafe.2019.101893.
• [5] FprEN 1990:2022-09 Eurocode – Basic of structural and geotechnical design. CEN, 2022.
• [6] prEN 1997-1:2022-09 Eurokode 7: Geotechnical design – Part 1: General rules. CEN, 2022.
• [7] J. Hartlen and W. Wolski, Eds. Embankments on organic soils. Amsterdam: Elsevier, 1996.
• [8] ISO 2394:2015 General principles on reliability for structures. ISO, 2015.
• [9] M.B. Jaksa, P.I. Brooker and W.S. Kaggwa, “Inaccuracies associated with estimating random measurement errors”, Journal of Geotechnical and Geoenviromental Engineering, vol. 123, no. 5, pp. 393–401, 1997, doi: 10.1061/(ASCE)1090-0241(1997)123:5(393).
• [10] R. Larsson, U. Bergdahl and L. Eriksson, “Evaluation of shear strength in cohesive soils with special reference to Swedish practice and experience”, Swedish Geotechnical Institute Information, no. 3, pp. 1–32, 1984.
• [11] Z. Lechowicz, J. Batory and W. Hyb, “Variability assessment of undrained shear strength of organic soils obtained from field vane tests”, Annals of Warsaw Agricultural University – SGGW, Land Reclamation, vol. 35a, pp. 161–170, 2004.
• [12] Z. Lechowicz, Ocena wzmocnienia gruntów organicznych obciążonych nasypem. Warszawa: Wydawnictwo SGGW, 1992.
• [13] K. Lesny (Lead discusser), “Evaluation and consideration of model uncertainties in reliability based design”, in Joint TC205/TC304 Working Group on “Discussion of statistical/reliability methods of Eurocodes” – Final Report, Sep 2017. 19th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Seoul, Korea, 2017, pp. 20–64.
• [14] M. Löfman, “Determination of characteristic values of geotechnical parameters”, in Proceedings of 25th European Young Geotechnical Engineers Conference. Sibiu, Romania, 2016, pp. 73–82.
• [15] B. Olek, H. Wozniak and J. Stanisz, “Metody statystyczne stosowane do wyznaczania parametrów geotechnicznych”, Przegląd Geologiczny, vol. 62, no 10/2, pp. 657–663, 2014.
• [16] PN-B-03020:1981 Grunty budowlane – Posadowienie bezpośrednie budowli – Obliczenia statyczne i projektowanie. PKN, 1981.
• [17] PN-EN 1990:2004 Eurokod. Podstawy projektowania. PKN, 2004 (English version EN 1990:2002).
• [18] PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7-1: Projektowanie geotechniczne – Część 1: Zasady ogólne. PKN, 2008 (English version EN 1997-1:2004).
• [19] PN-EN 1997-1:2008/Ap2:2010 Poprawka do polskiej normy – Dotyczy PN-EN 1997-1:2008. PKN, 2008.
• [20] PN-EN 1997-2:2009 Eurokod 7-2: Projektowanie geotechniczne – Część 2: Rozpoznanie i badanie podłoża gruntowego. PKN, 2009 (English version EN 1997-2:2007).
• [21] PN-EN ISO 22476-9:2021-03 Rozpoznanie i badania geotechniczne – Badania polowe – Część 9: Badanie obrotową sondą krzyżakową (FVT I FVT-F) (English version), PKN, 2021.
• [22] C. Pohl, “Determination of characteristic soil values by statistical methods”, in Third International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR 2011), N. Vogt, et al. Eds. Bundesanstalt fürWasserbau, 2011, pp. 427–434.
• [23] W. Puła, “Wybrane zagadnienia dotyczące wyznaczania wartości charakterystycznych w geotechnice”, Acta Scientarum Polonorum, Architectura, vol. 13, no. 1, pp. 21–36, 2014.
• [24] W. Puła and Ł. Zaskórski, “Estimation of the probability distribution of the random bearing capacity of cohesionless soil using the random finite element method”, Structure and Infrastructure Engineering, vol. 11, no. 5, pp. 707–720, 2015, doi: 10.1080/15732479.2014.903501.
• [25] S. Rabarijoely, S. Jabłonowski, and K. Garbulewski, “Dobór parametrów w projektowaniu geotechnicznym z wykorzystaniem teorii Bayesa”, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, no. 4, pp. 211–218, 2013.
• [26] H.R. Schneider, “Determination of characteristic soil properties”, in Geotechnical Engineering for Transportation Infrastructure, F. Barends, et al. Rotterdam: Balkema, 1999.
• [27] H.R. Schneider and P. Fitze, “Characteristic shear strength values for EC7: Guidelines based on a statistical framework”, in Proceedings of the 15th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Athens, Greece. IOS Press, 2013, pp. 318–324, doi: 10.3233/978-1-61499-199-1-318.
• [28] H.R. Schneider, “Definition and determination of characteristic soil properties”, panel discussion of 14th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Hamburg, Germany, 1997. [Online]. Available: https://www.issmge.org/publications/online-library.
• [29] G. Straz and A. Borowiec, “Evaluation of the unit weight of organic soils from a CPTM using an Artificial Neural Networks”, Archives of Civil Engineering, vol. 67, no. 3, pp. 259–281, 2021, doi: 10.24425/ace.2021.138055.
• [30] J. Wierzbicki and Z. Młynarek, “Reprezentatywna wartość parametru geotechnicznego z badan in situ i jej wykorzystanie do konstrukcji modeli geotechnicznych”, Inżynieria Morska i Geotechnika, no. 3, pp. 166–176, 2015.
• [31] W. Wolski, A. Szymanski, Z. Lechowicz, R. Larsson, J. Hartlen and U. Bergdahl, Full-scale failure test on a stage-constructed test fill on organic soil. Swedish Geotechnical Institute, Report no. 36. Linköping, 1989.
• [32] W. Wolski, A. Szymanski, J. Mirecki, Z. Lechowicz, R. Larsson, J. Hartlen, K. Garbulewski and U. Bergdahl, Two stage-constructed embankments on organic soils. Swedish Geotechnical Institute, Report no. 32. Linköping, 1988.
• [33] Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik ISO. Warszawa: Główny Urząd Miar, 1999.
• [34] L. Wysokinski, W. Kotlicki and T. Godlewski, Projektowanie geotechniczne według Eurokodu 7. Poradnik. Warszawa: Instytut Techniki Budowlanej, 2011.
• [35] G.L. Yoon, Y.W. Yoon and H.Y. Kim, “Determination of geotechnical characteristic values of marine clay”, Georisk, vol. 4, no. 1, pp. 51–61, 2010.
• [36] Y. Zhang, M. Shen, C. Hsein Juang and X. Tan, “Fractile-based method selecting characteristic values for geotechnical design with LRFD”, Soils and Foudations, vol. 60, no. 1, pp. 115–128, 2020, doi: 10.1016/j.sandf.2020.01.010.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).