The aim of the study was to determine the shear strength of mineral and anthropogenic soil of similar grain size as a function of the applied shear rate and water saturation. Stability calculations using the finite element method of the road embankment model were also carried out to demonstrate the variation in factor of safety values depending on the adopted values of the angle of internal friction and cohesion. The tests were carried out in a direct shear apparatus in a 100 x 100 mm box with a sample height of 20.5 mm. The samples were formed directly in the apparatus box at optimum moisture content until a compaction index of IS = 1.00 was obtained. Tests were carried out under conditions without and with water saturation at shear rates of 0.01, 0.05, 0.1, 0.5 and 1.0 mm·min-1 until 18% horizontal displacement was achieved. The results showed that the effect of shear rate on the strength parameters was not unequivocal and was much smaller than the changes caused by saturation of samples. An increase in shear rate resulted in small changes in the angle of internal friction with a tendency towards a decrease. In contrast, cohesion varied over a much larger range with increasing shear rate, with an apparent initial decrease and subsequent increase. The saturation of the samples resulted in a decrease in the angle of internal friction of the cohesive soil and an increase for the ash-slag mixture. The cohesion of both soils decreased. The results obtained from the road embankment model stability calculations confirmed that soil saturation had a greater influence on the factor of safety values obtained than the shear rate.
PL
Celem pracy było określenie wytrzymałości na ścinanie gruntu mineralnego i antropogenicznego w zależności od zastosowanych prędkości ścięcia i zawodnienia. Wykonano również obliczenia stateczności metodą elementów skończonych modelu nasypu drogowego w celu wykazania zmian w wartościach współczynnika stateczności w zależności od przyjętych wartości kąta tarcia wewnętrznego i spójności. Badania przeprowadzono w aparacie bezpośredniego ścinania w skrzynce o wymiarach 100 × 100 mm i wysokości próbki 20,5 mm. Próbki formowano bezpośrednio w skrzynce aparatu przy wilgotności optymalnej do uzyskania wskaźnika zagęszczenia IS = 1,00. Badania przeprowadzono w warunkach bez i z zawodnieniem przy prędkości ścięcia 0,01, 0,05, 0,1, 0,5 i 1,0 mm·min–1. Wyniki badań wykazały, że wpływ prędkości ścięcia na parametry wytrzymałości nie był jednoznaczny i był znacznie mniejszy niż zmiany spowodowane zawodnieniem próbek. Wzrost prędkości spowodował niewielkie zmiany kąta tarcia wewnętrznego z tendencją na jego zmniejszenie. Natomiast spójność wraz ze wzrostem prędkości ścięcia wahała się w znacznie większym zakresie, z widocznym początkowym jej zmniejszeniem, a następnie zwiększeniem. Uzyskane wyniki obliczeń stateczności modelu nasypu drogowego potwierdziły, że większy wpływ na uzyskiwane wartości współczynnika stateczności miało zawodnienie gruntu niż prędkość ścięcia.
W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości geotechnicznych mieszaniny popiołowo-żużlowej ze składowiska Elektrociepłowni Kraków EDF w aspekcie oceny jej przydatności do budowy nasypów ziemnych, w szczególności drogowych. Stwierdzono, że badana mieszanina może stanowić antropogeniczny grunt budowlany, przydatny jako materiał konstrukcyjny w budownictwie drogowym, co stanowi formę utylizacji odpadów przemysłowych zalegających na składowiskach.
EN
The following article presents the results of investigations of geotechnical properties of ash-slag mixture from the EDF Power Plant in Krakow in the aspect of its suitability for the construction of earth embarkments, especially road embankments. It was found that the chosen mixture may constitute anthropogenic building ground, that serves as a building material in road engineering, which is a form of waste disposal in case of industrial waste destined for landfills.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.