Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of nanosilica stabilisation on the bearing capacity under undrained conditions

Tankiewicz Matylda, Mońka Jakub, Zięba Zofia

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

269--284

EN

Due to the increasing necessity of building on soils with insufficient bearing capacity, the development of methods for soil improvement is an important geotechnical engineering issue. One of the innovative methods of soil stabilisation is the use of nano-additives. The paper presents the influence of nanosilica on the bearing capacity under the footing under undrained conditions. For this purpose, a simple and quick unconfined compression test was used to evaluate the undrained shear strength of selected silty soil. Tests were conducted for soil without additives and with nanosilica contents of 1, 3 and 5%. All samples were compacted to the maximum dry density in a Proctor apparatus, and strength tests were conducted after 7 days of curing. The results clearly show an increase in undrained shear strength with increasing nanosilica content. Based on these data, a parametric analysis of the bearing capacity under the strip footing was performed for 4 variants of nanosilica content and for 9 loading cases. Thus, the impact of stabilisation in a practical engineering issue was presented. For all load cases the optimal dimensions of the foundation were determined. In addition, for the selected case, calculations were made for a fixed foundation dimension. All computations were performed in accordance with Eurocode 7 with GEO5 software.

PL

Ze względu na coraz powszechniejszą konieczność posadowienia obiektów na gruntach o niewystarczającej nośności, rozwój metod ulepszania i stabilizacji podłoża gruntowego jest aktualnym wyzwaniem inżynierii geotechnicznej. Jedną z innowacyjnych metod stabilizacji gruntu jest wykorzystanie nanododatków jako materiału stabilizującego. Zaletami tego rozwiązania są mniejsza ilość dodatku wymagana do uzyskania określonej poprawy właściwości mechanicznych gruntu względem tradycyjnych metod oraz mniejszy negatywny wpływ na środowisko. W kontekście ulepszenia podłoża gruntowego nanododatkami wybór nanokrzemionki (nano SiO2) stanowi optymalne rozwiązanie z punktu widzenia skuteczności i kosztów. W pracy przedstawiono wpływ zawartości nanokrzemionki na nośność podłoża pod ławą fundamentową w warunkach bez odpływu. W praktyce warunki te występują przede wszystkim w sytuacjach przejściowych, gdy następuje szybki przyrost obciążeń. W pierwszej kolejności wykonano badania laboratoryjne mające na celu określenie parametrów wytrzymałości wybranego gruntu bez dodatku oraz stabilizowanego nanokrzemionką. W tym celu wykorzystano prosty i szybki test jednoosiowego ściskania pozwalający na ocenę wytrzymałości gruntu w warunkach bez odpływu. Badania laboratoryjne wykonano dla wybranego gruntu pylastego. Testy przeprowadzono dla czystego materiału gruntowego oraz z dodatkiem nanokrzemionki 1, 3 i 5%. Wszystkie próbki zostały zagęszczone do maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego w aparacie Proctora a testy wytrzymałościowe przeprowadzono po 7 dniach dojrzewania próbek. Badania wykazały średni wzrost wytrzymałości na ścinanie bez odpływu Cu odpowiednio o 18.1%, 54.9% i 76.0% w porównaniu do gruntu bez dodatku. Zaobserwowano również znaczny wzrost modułu siecznego Eu50 tj. odpowiednio 29.7%, 111.0% i 120.1%. W przypadku wytrzymałości stwierdzono liniową zależność wytrzymałości od zawartości nanokrzemionki. Dla sztywności ta zależność była inna, jednak ze względu na duży rozrzut wyników nie można było sformułować jednoznacznych wniosków. Otrzymane dane znacznie odbiegają od tych prezentowanych w literaturze dla podobnych typów gruntów i zawartości nanokrzemionki, co prawdopodobnie spowodowane jest innymi czynnikami wpływającymi na wyniki badań.

2

Study on uniaxial impact compression characteristics of basalt fiber cement soil

Cao Hai, Zhang Xiangyang

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 1

667--678

EN

In order to study the dynamic mechanical properties of cement soil, uniaxial impact compression tests with different strain rates of cement soil with no fiber and with 0.2% basalt fiber were carried out by using a 50 mm steel split Hopkinson pressure bar device. The test results show that the impact compressive strength, dynamic increase factor and peak strain increase with the increase of strain rate under the same basalt fiber content, showing obvious strain rate effect. The dynamic stress-strain curve of basalt fiber cement soil underwent elastic deformation stage, plastic deformation stage and failure stage. With the increase of strain rate, the degree of fracture of cement soil samples gradually increases, which shows that the number of fragments increases, the size decreases and tends to be uniform. After adding basalt fiber in cement soil, the crack can be delayed, the degree of fracture is smaller than that without fiber and the plasticity of the samples is enhanced. It shows that basalt fiber can improve the impact compressive strength of cement soil.

3

Analysis of uniaxial compression of rock mass with parallel cracks based on experimental study and PFC2D numerical simulation

Yang Jie, Chen Haijun, Liangxiao Xiong, Xu Zhongyuan, Zhou Tao, Yang Changheng

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 1

111--128

EN

In this study, the uniaxial compression test and the numerical simulation of the two-dimensional particle flow code (PFC2D) were used to study the mechanical properties and failure laws of rock masses with parallel cracks. The experiment considers the influences of crack length (l), crack angle (β1L β2), and numerical changes in the rock bridge length (ℎ) and bridge angle (α) on failures of rock-like specimens. The results indicate that the uniaxial compressive strength (UCS) of the rock-like specimens with parallel cracks decreases with increasing l under different α values. The smaller angle between the preset crack and the loadinging direction (β) resulting in higher UCS. In addition, a larger ℎ results in higher UCS in the specimen. When β1 or β2 is fixed, the UCS and elastic modulus of the specimen show an ‘M’ shape with an increase in α. Moreover, the crack growth or failure mode of samples with different l values is similar. When β1 or β2 is small, the failure of the specimen is affected by the development and expansion of wing cracks. If one of β1 and β2 is large, the failure of the specimen is dominated by the expansion and development of the secondary cracks which is generated at the tip of the prefabricated crack. Furthermore, when the angle between the prefabricated crack and the loading direction is β1 = 0º, the rock bridge is less likely to reach penetration failure as ℎ increases. Secondary crack connections between the prefabricated cracks occur only when α is small.

4

Assessment and verification of correlations in CPTu testing on the example of soil from the Wroclaw surroundings (Poland)

Tankiewicz Matylda, Bagińska Irena

Archives of Mining Sciences

|

2021

|

Vol. 66, no. 2

313--327

EN

The paper presents the results of a series of Cone Penetration Test CPTu performed near the city of Wroclaw (Poland). The tests were carried out in 13 testing points located in close distance to each other. To verify the results of the penetration tests, fine-grained soil samples from selected depths were taken for laboratory tests. The study focuses on the evaluation of soil type, unit weight, and undrained shear strength cu, and compression index Cc. The grain size distribution of the soil and its mechanical parameters on the basis of a uniaxial compression and an oedometer tests were estimated. A comparison of laboratory and CPTu for selected values is presented. Determination of soil type was carried out on the basis of ISBT and IC values and good agreement with the granulometric composition was found. For undrained shear strength, commonly used correlations based on Nk, Nkt and Nke were adopted. However, the values obtained from the CPT are significantly lower than the results from laboratory tests. Therefore, values of cone factors suitable for investigated soil type and reference test were proposed. In the case of the compression index, the coefficient values βc and αm obtained agreed with those available in the literature. The findings presented in the paper indicate that laboratory tests remain necessary to identify soil properties from CPTu. The presented results are also a contribution to the knowledge of local soil conditions in the Lower Silesia area (Poland).

5

Scale effect of cement mortar specimens subjected to high temperatures using uniaxial compressive and splitting tensile tests

Xiong L. X., Zhang X. J., Xu Z. Y., Geng D. X.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 3

139--155

EN

In this study, cubic and cylindrical cement mortar specimens were first subjected to high temperatures, then the cubic and cylindrical specimens were taken out and conducted with uniaxial compressive test and splitting tensile test, respectively. The effect of the length to side ratio on the uniaxial compressive properties and the effect of thickness-to-diameter ratio on the splitting tensile properties of cement mortar specimens after high temperature were studied. Test results show that: (1) With temperature increasing from 25 ºC (room temperature) to 400 ºC, the compressive strength and elastic modulus of cubic specimens with three kinds of side lengths decrease; the decreasing rates of compressive strength and elastic modulus of cubic specimen with side length of 70.7 mm is higher than those of cubic specimens with side length of 100 mm and 150 mm, and the strain at the peak stress of cubic specimens with three kinds of side lengths increase. (2) After the same temperature, the tensile strength of cylindrical specimen decreases with the thickness-to-diameter ratio increasing from 0.5 to 1.0. The decreasing rate of tensile strength of cylindrical specimen with thickness-to-diameter ratio is highest when the temperature is 25 ºC (room temperature), followed by that after the temperature of 200 ºC, and that after the temperature of 400 ºC is the lowest.

6

Zastosowanie mikrotomografii komputerowej do oceny ewolucji sieci spękań w materiałach kruchych

Łydżba D., Pachnicz M., Rajczakowska M., Różański A., Sobótka M., Stefaniuk D.

Materiały Budowlane

|

2017

|

nr 6

48--49

PL

W artykule przedstawiono analizę wyników badania w mikrotomografie komputerowym sieci spękań w próbkach skalnych, poddanych testom jednoosiowego ściskania. Próbki były skanowane w mikrotomografie komputerowym przed testem, następnie po obciążeniu siłą o wartości 40 – 50% siły niszczącej, a także po osiągnięciu granicy makrodylatancji (lub granicy wytrzymałości). Analiza uzyskanych trójwymiarowych obrazów skanowania pozwoliła opisać w sposób ilościowy morfologię sieci spękań: porowatość, rozkłady przestrzenne szerokości spękań i krętości, a także wskaźnik SMI (ang. structure model index). Znajomość wymienionych wielkości jest przydatna przy określaniu parametrów przepuszczalności badanego materiału.

EN

The paper presents the analysis of crack network development induced in rock samples, subjected to uniaxial compression. The samples were scanned using micro-computer tomography after three stages of load: before loading, after application of a force equal to 40–50% of ultimate limit and, finally, after reaching microdilatancy threshold (or ultimate limit force). The analysis of acquired 3D images at every loading stage included fracture network segmentation and determination of chosen quantities describing its morphology: porosity (fraction of void space), spatial distribution of fracture aperture, tortuosity as well as structure model index (SMI). The parameters can be used to determine permeability parameters of cracked material.

7

Energy-based analysis of permanent strain behaviour of cohesive soil under cyclic loading

Sas W., Głuchowski A., Bursa B., Szymański A.

Acta Geophysica

|

2017

|

Vol. 65, no. 2

331--344

EN

In this paper the original results of uniaxial cyclic compression test on cohesive soil are presented. The shakedown phenomena in cohesive soil are described. Energy-based method highlights the change of soil material behaviour from plastic shakedown through plastic creep shakedown to incremental collapse. The samples were cyclically loaded under undrained conditions with the constant amplitude of stress in one-way test procedure. In this study the energy-based method was presented as a proper method to categorise response of cohesive soil to cyclic loading in uniaxial conditions. A shakedown criterion factor, SE, was introduced to help understand the shakedown phenomena in cohesive soil. In cohesive soils the absence of a limit between plastic shakedown and plastic creep shakedown was pointed out.

8

Udział fazy mineralnej w stabilizacji podłoża torfowego cementem

Topoliński S., Kumor M. K.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 8

106--107

PL

W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań laboratoryjnych wytrzymałości kompozytu grunt organiczny-spoiwo cementowe na jednoosiowe ściskanie w zależności od ilości dodawanego spoiwa i zawartości substancji organicznej. Badano 20 różnych receptur, w przypadku których zmiennymi niezależnymi były: zawartość substancji organicznej Iom (20 ÷ 84,40%) i stosunek dodawanego cementu do suchej masy gruntu mc/ms (0,75 ÷ 2,75). Analiza uzyskanych wyników badań wytrzymałości pokazuje, że istnieje ścisły związek fizyczny między właściwościami geotechnicznymi składników a wytrzymałością na jednoosiowe ściskanie mieszanek grunt organiczny-spoiwo cementowe.

EN

The paper presents some of research results obtained to evaluate the effectiveness of the use of cement to strengthen the weak soil having different organic matter content. The study included 20 different mixture recipes, which independent variables were: organic matter content Iom (20 ÷ 84.40%) and the ratio of added cement to the dry weight of soil mc/ms (0.75 ÷ 2.75). Analysis of the obtained strength tests results shows that there is a close physical relationship between the geotechnical properties of the components and the parameter of uniaxial compressive strength of the organic soil-cement binder mixture.

9

Modelowanie jednoosiowego rozciągania i ściskania betonu na poziomie kruszywa

Suchorzewski J., Nitka M., Tejchman J.

Przegląd Budowlany

|

2015

|

R. 86, nr 11

22--25

PL

Artykuł przedstawia wyniki modelowania betonu na poziomie kruszywa podczas ściskania i rozciągania jednoosiowego za pomocą metody elementów dyskretnych. Beton opisany został jako materiał 4-fazowy złożony z kruszywa, zaprawy cementowej, makroskopowych porów oraz stref przejściowych między kruszywem a zaprawą. Obliczenia dwuwymiarowe wykonano dla próbki kwadratowej 10×10 cm2 (ściskanie) oraz w kształcie kości psa 10×15 cm2 z przewężeniem w środku równym 6 cm (rozciąganie). Wyniki numeryczne porównano bezpośrednio z wynikami doświadczalnymi. Krzywe naprężenie-odkształcenie w obliczeniach numerycznych były podobne jak krzywe doświadczalne.

EN

The article presents the results of modeling process pertaining the crushed concrete material during compression and stretching in a single axis, with the use of the discrete elements method. Concrete is described as a 4-phase material consisting of aggregate, cement mortar, macroscopic pores and transition zones, between the crushed aggregate and the mortar. The two-dimensional calculations have been carried out for two square samples (10x10 sq. cm – compression) and in case of a bone-shaped sample, with dimensions of 10 x 15 sq cm, with a 6 cm narrow part in the middle (stretching). Numerical data was directly compared with the experimental results. The functions between deformation and stress, in the numerical calculations, matched the experiment results.

10

Onset of crack initiation in uniaxial and triaxial compression tests of dolomite samples

Cieślik J.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2014

|

Vol. 36, nr 1

23--27

EN

The paper presents results of laboratory investigation and analysis of crack initiation threshold identification of dolomite samples. First, selected methods for determining crack initiation thresholds are briefly described with special attention paid to four methods: crack volume strain method [14], change in Poisson’s ratio [8], lateral strain response method [16], and dilatancy method [4]. The investigation performed on dolomite samples shows that for the uniaxial and conventional triaxial compression tests, the above mentioned methods give quite similar values, except for the crack volume strain method. Crack initiation threshold determined by this method has a distinctively lower value than that obtained by the other methods. The aim of the present paper was to review and assess these methods for identifying crack initiation threshold based on laboratory tests of dolomite samples.

11

The Identfication Procedure for The Constitutive Model of Elasto-Viscoplasticity Describing the Behaviour of Nanocrystalline Titanium

Nowak Z., Perzyna P.

Engineering Transactions

|

2014

|

Vol. 62, iss. 3

221--240

EN

The main objective of the present paper is the description of the behaviour of the ultrafinegrained (UFG) titanium by the constitutive model of elasto-viscoplasticity with the development of the identification procedure. We intend to utilize the constitutive model of the thermodynamical theory of elasto-viscoplasticity for description of nanocrystalline metals presented by Perzyna [21]. The identification procedure is based on experimental observation data obtained by Jia et al. [11] for ultrafine-grained titanium and by Wang et al. [25] for nanostructured titanium. Hexagonal close-packed (hcp) ultrafine-grained titanium processed by sever plastic deformation (SPD) has gained wide interest due to its excellent mechanical properties and potential applications as biomedical implants.

12

Wpływ rodzaju kruszywa grubego na odkształcalność doraźną ściskanych jednoosiowo betonów wysokowartościowych

Piasta W., Budzyński W., Góra J.

Cement Wapno Beton

|

2013

|

R. 18/80, nr 6

378--386

PL

W pracy badano wpływ różnych rodzajów kruszyw na właściwości mechaniczne betonów wysokowartościowych o w/c = 0,28 i betonów zwykłych o w/c = 0,70. Wyniki doświadczeń wykazały, że rodzaj kruszywa ma znaczny wpływ na wytrzymałość jak i na odkształcalność, ściskanych jednoosiowo próbek betonowych. Wytrzymałość na ściskanie, moduł sprężystości i współczynnik Poissona osiągnęły największe wartości w przypadku betonów z kruszywa bazaltowego i dolomitowego. Natomiast najgorsze właściwości miał beton z kruszywa granitowego. Godne podkreślenia jest podobieństwo wpływu rodzaju kruszywa na mechaniczne właściwości tak wysokowartościowego jak i zwykłego betonu.

EN

In the paper the effect of different types of coarse aggregate on the mechanical properties of high performance concrete with w/c 0.28 and ordinary concrete with w/c 0.70 were tested. The results of experiments have shown that the type of aggregate has the significant effect on strength as well as on strains in uniaxial compression. The compressive strength, modulus of elasticity and Poisson's ratio were the highest in the case of basalt and dolomite aggregates. However, the worst properties has the concrete of granite aggregate. The similarity of the mechanical properties changes with the type of aggregate in the case of HPCs and ordinary concretes is worth to underline.

13

Odkształcalność konstrukcyjnych betonów lekkich z dodatkiem włókien stalowych poddanych jednoosiowemu ściskaniu

Domagała L.

Przegląd Budowlany

|

2011

|

R. 82, nr 1

28-34

PL

W porównaniu do betonów konstrukcyjnych o normalnej gęstości, konstrukcyjne betony lekkie (D < równe 2000 kg/m3) tej samej klasy wytrzymałości charakteryzują się obniżonymi parametrami mechanicznymi. Do najistotniejszych charakterystyk mechanicznych betonów, które ulegają obniżeniu w wyniku zastąpienia kruszywa naturalnego wypełniaczem o strukturze silnie porowatej, należy zaliczyć: wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu i zginaniu, wytrzymałość na ścinanie, moduł sprężystości oraz parametry mechaniki pękania. Z uwagi na zdecydowanie niższy moduł sprężystości samego kruszywa lekkiego, odkształcalność tych betonów, wynikająca zarówno ze zmian wilgotnościowych, termicznych, jak również obciążenia, jest zdecydowanie wyższa. Stąd istotnej zmianie w stosunku do betonów zwykłych ulega również zależność naprężenie-odkształcenie.

EN

This paper concerns the influence of steel fibres on stress-strain relationship of structural lightweight concrete under uniaxial compression. It turns out that fibres, independently on their content up to Vf = 0,8%, have no influence of modulus of elasticity and generally on prepeak phase in a huge range. However some effects on maximum stress values and corresponding strains are visible. The postpeak phase is strongly dependent on fibres incorporation, which results in elimination of explosive fracture and in essential increment of deformability.

14

Wpływ podciśnienia na charakter zjawiska relaksacji naprężeń specjalnych struktur granulowanych w próbach jednoosiowego ściskania

Zalewski R., Bajkowski J.

Modelowanie Inżynierskie

|

2008

|

T. 4, nr 35

147-154

PL

W pracy zaproponowano nową strukturę semiinteligentną. Jest nią konglomerat zbudowany z luźnego materiału sypkiego, umieszczonego w szczelnej, plastomerowej osnowie, w której w dalszym etapie wytwarza się podciśnienie. Wartość zadanego podciśnienia wpływa na globalne właściwości fizyczne tak utworzonej struktury. Omówiono szczegółowo parametry przeprowadzonych prób relaksacji naprężeń w przypadku ściśniętych jednoosiowo próbek granulowanych oraz zbadano wpływ podciśnienia na spadek naprężeń występujących podczas trwania prób reologicznych.

EN

In this paper a new semi-intelligent structure has been introduced. It is a conglomerate composed on the basis of loose material, placed in a hermetic, plastomer envelope, where in the next stage so-called underpressure is generated. The higher value of the underpressures causes increasing of overall mechanical properties of the conglomerate. The main objective of the paper was to evaluate the underpressure influence on experimentally observed stress relaxation tests. Only uniaxial compression tests results have been taken into consideration. Experimental conditions have been discussed in details. The underpressure value impact on the stress decreasing during experiments has been described and illustrated in suitable figures.

15

Analiza deterministycznego efektu skali w elementach betonowych

Skuza M., Tejchman J

Inżynieria i Budownictwo

|

2007

|

R. 63, nr 11

601-604

PL

Przedstawiono wyniki numeryczne dotyczące deterministycznego efektu skali w elementach betonowych o różnych wielkościach, poddanych jednoosiowemu rozciąganiu, jednoosiowemu ściskaniu i zginaniu. Do analizy zastosowano metodę elementów skończonych na bazie sprężysto-plastycznego modelu betonu z nielokalnym osłabieniem.

EN

The paper presents numerical results of a deterministic size effect in concrete elements subject to uniaxial tension and compression, and bending. The calculations are performed with different element sizes. In the analysis, the FE-method on the basis of an elasto-plastic constitutive model for concrete with non-local softening is used.

16

Badania wytrzymałości młodego betonu w stanie trójosiowego ściskania

Klemczak B.

Cement Wapno Beton

|

2006

|

R. 11/73, nr 6

351-359

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych wytrzymałości betonu w warunkach trójosiowego ściskania. Badania dotyczyły betonu po 1, 3, 7 i 28 dniach dojrzewania. Przeanalizowano wpływ wielkości poprzecznych naprężeń ściskających oraz wieku betonu na wartość tej wytrzymałości oraz zaproponowano nowe zależności pozwalające na jej ocenę. Stwierdzono także różne postaci zniszczenia próbek betonu, które są uzależnione od wieku betonu oraz od warunków badania ich wytrzymałości przy trójosiowym ściskaniu.

EN

The tests covered concrete after 1, 3, 7 and 28 days of curing. The influence of magnitude of transverse of compressive stresses and the age of concrete on this measured axial strength was analysed and new relations permitting their evaluation were proposed. The different forms of cracking of concrete specimens were found which were linked with age of concrete and conditions of strength measurement under triaxial stresses.

17

Doświadczalna i numeryczna analiza pękania próbek z karbami poddanymi jednoosiowemu ściskaniu

Derpeński Ł., Łukaszewicz A., Seweryn A.

Przegląd Mechaniczny

|

2005

|

nr 3

7-13