Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analytical solution for one-dimensional consolidation of unsaturated soils under dynamic load

Liu Zhi-Yi, Song Yu, Zhou Feng-Xi, Wang Li-Ye

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2023

|

Vol. 61 nr 1

11--22

EN

Firstly, in this paper, based on the theory of the porous elastic medium and combined with the effective stress principle of unsaturated soil, a set of governing equations is established to describe consolidation of the unsaturated soil. Secondly, an analytical expression under any dynamic loads is obtained with the help of Laplace integral transformation. Finally, analysis of numerical examples under specific boundary conditions is made to discuss one-dimensional consolidation characteristics under harmonic loads and the influence of factors on the consolidation characteristics of unsaturated soil, such as excitation frequency and initial saturation.

2

Effect of suction on the mechanical behaviour of unsaturated compacted clay-sand mixtures

Bouchemella Salima, Taibi Said

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2022

|

Vol. 44, nr 3

175--189

EN

In this work, a series of unconfined compression tests at different water contents were performed to investigate the mechanical behaviour of clay–sand mixtures compacted in standard Proctor conditions. For studying the effect of water content and suction on unconfined compressive strength (UCS) and on strain secant modulus (E50 modulus) of these mixtures, drying–wetting paths were defined by measuring the soil–water characteristic curves (SWCCs) using osmotic and salt solution techniques and filter paper method. The results highlighted that an increase in sand content of the mixture leads to an increase in the maximum dry densities and a decrease in the optimum water content of the materials. However, at the given state, when clay is mixed with 25% of sand, the UCS and E50 modulus increase to 37% and 70%, respectively, compared to those of clayey samples. But when clay is mixed with 50% of sand, the UCS and E50 modulus decrease to 38% and 46%, respectively, compared to those of clayey samples. The results also indicate that the UCS and E50 increase with a decrease in the water content and an increase in suction, irrespective of the sand content.

3

Modeling of ground vibrations from a tunnel in layered unsaturated soil with spatial variability

Di Honggui, Yu Jiayong, Guo Huiji, Zhou Shunhua, He Chao, Zhang Xiaohui

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e33, 2022

EN

This paper presents a method for modeling the ground vibrations from a railway tunnel in layered unsaturated soil, considering the uncertainty and spatial variability of soil parameters. A deterministic ground vibration prediction model, which is an improved Euler beam model, is developed to evaluate the vibrations for a tunnel in layered unsaturated soil. Furthermore, the spatial variability of soil parameters is simulated by random fields using the Monte Carlo theory and the middle point method of Cholesky decomposition. By coupling the random fields of soil parameters to the deterministic vibration prediction model, the effect of uncertainty and spatial variability of soil on the ground vibrations is demonstrated through a case study. It is found that the variability of soil parameters has little influence on the spatial distribution regularities of ground vibrations, but it has a significant effect on the dynamic response amplitude and the critical velocity of the system.

4

Zastosowanie piezoelementów typu bender do oceny sztywności początkowej gruntu nienasyconego z kontrolowanym ciśnieniem ssania

Skutnik Zdzisław, Biliniak Marcin, Soból Emil, Sas Wojciech

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2019

|

Vol. 28, No. 3

405--416

PL

W artykule podjęto próbę oceny wpływu stopnia nasycenia gruntu wodą na jego sztywność w zakresie małych odkształceń. Właściwa analiza interakcji konstrukcji budowlanej z gruntem przeprowadzana z wykorzystaniem metod numerycznych wymaga znajomości parametrów, w szczególności charakterystyk sztywności w zakresie odkształceń odpowiadających rzeczywistym warunkom pracy tej konstrukcji. Zazwyczaj odkształcenia podłoża gruntowego wywołane obciążeniem od budowli nie przekraczają wartości 10–3, w związku z czym szczególnie ważne dla inżyniera geotechnika jest określenie sztywności gruntu w zakresie odkształceń 10–5–10–3. W celu wyznaczenia charakterystyk sztywności gruntu spoistego wykorzystano aparat trójosiowego ściskania wyposażony w piezoelementy typu bender, umożliwiające pomiar prędkości fali poprzecznej wewnątrz próbki. Podstawa opisywanego aparatu trójosiowego jest wyposażona w ceramikę o wysokim ciśnieniu wejścia powietrza (HAEV), co pozwoliło, wykorzystując technikę „translacji osi”, wykonać badania dla zmiennego (kontrolowanego) stopnia nasycenia próbki gruntu wodą. W literaturze stopień nasycenia (Sr) i wilgotność gruntu są wymieniane jako jedne z wielu czynników, które obok właściwości fizycznych, wartości naprężeń efektywnych, wskaźnika porowatości, historii naprężenia i innych wpływają na prędkość propagacji fali w gruncie. W publikacji opisano metodykę badań oraz przedstawiono wyniki badań własnych.

EN

The paper presents an evaluation of the influence of the degree of saturation of soil with water on its stiffness in the range of small deformations. Appropriate analysis of the interaction of the building structure with the subsoil carried out with the use of numerical methods requires the knowledge of parameters, in particular stiffness characteristics in the range of deformations corresponding to the actual conditions of the structure’s work. Usually the deformations of the subsoil caused by the structure do not exceed 10 –3, therefore it is particularly important for the geotechnical engineer to determine the soil stiffness in the range of deformations 10–5–10–3. In order to determine the stiffness characteristics of co-hesive subsoil, a triaxial compression apparatus equipped with piezoelectric elements of bender type was used, enabling the measurement of the transverse wave velocity inside the sample. The base of the described triaxial apparatus is equipped with high-pressure air entry ceramics (HAEV), which allowed to use the technique of “axis translation” to perform tests for variable (controlled) degree of saturation of the soil sample with water. In the literature, the degree of saturation (Sr) and soil moisture are mentioned as one of many factors which, apart from physical properties, values of effective stresses, voids index, stress history and others, influence the velocity of wave propagation in the ground. The publication describes the methodology of research and presents the results of own research.

5

Numeryczne modelowanie szybkości migracji ciepła w gruntowym wymienniku ciepła w glebach nienasyconych

Sławiński D.

Instal

|

2019

|

nr 2

20--24

PL

Wydajność wymiany ciepła w gruntowych wymiennikach ciepła (GHE) w wielu projektach zmniejsza się wraz z długością czasu eksploatacji. Powoduje to obniżenie wydajności pracy zastosowanej pompy ciepła. Problem wynika głównie z braku pogłębionych badań dotyczących wpływu ogrzewania i wilgotności na pracę gruntowego wymiennika w glebie nienasyconej. W pracy wykorzystano kompleksowy model numeryczny ośrodka porowatego rozwiązujący w sposób symultaniczny bilans masy, pędu i energii. Parametry modelu oparte są na lokalnych warunkach klimatycznych. Odwzorowano numerycznie 8-godzinną pracę pojedynczego otworu z występującą w gruncie migracją wód podskórnych. Uzyskane wyniki porównano z przypadkiem, w którym grunt jest wysycony. Wyniki odczytano dla czterech charakterystycznych punktów wokoło otworu. Wielkości odniesione zostały do objętości sześciennej gruntu. Zaobserwowano dużą dynamikę zmian poszczególnych strumieni w trakcie pracy wymiennika. Wykonano przegląd prac o podobnej tematyce opublikowanych w ostatnim czasie.

EN

The heat transfer efficiency of ground heat exchangers (GHE) in many projects decreases by long time exploitation. This results in the decrease of performance of the heat-pump system. This is mainly because of lacking of the deep research about the heat and moisture transfer influence on the GHE in unsaturated soil. In this work, a comprehensive numerical porous model containing the balance of mass, momentum and energy was used. The parameters of the model are based on local climatic conditions. The 8-hours operation of the ground heat exchanger with migration of moisture in unsaturated soil has been numerically mapped. Results from unsaturated soil we have been compared with results of saturated model. The size of streams have been references to cubic volume of ground. We have been observed high speed of changing parameters in based streams. A review of works on similar topics recently published has been made.

6

Ocena stateczności zapory ziemnej suchego zbiornika przeciwpowodziowego Roztoki Bystrzyckie w trakcie przejścia fali powodziowej

Batog Andrzej, Pachnicz Michał, Różański Adrian, Sobótka Maciej, Stefaniuk Damian, Chudy Grzegorz, Wróblewski Tomasz

Gospodarka Wodna

|

2019

|

Nr 1

18--23

PL

Specyfika pracy zapory suchego zbiornika przeciwpowodziowego wymusza konieczność sprawdzania stateczności zarówno wtedy, gdy zbiornik jest suchy, jak i gdy jest poddany działaniu przechodzącej fali powodziowej. Aby uwzględnić efekty przejścia fali powodziowej, należy najpierw dokonać analizy nieustalonego przepływu filtracyjnego, a następnie sprawdzić stateczność dla wybranych chwil czasowych. Taką procedurę zastosowano do oceny stateczności zapory ziemnej suchego zbiornika przeciwpowodziowego Roztoki Bystrzyckie. Analizy przeprowadzono w ujęciu metody elementów skończonych, w programie ZSoil.

EN

The specificity of a dry flood control reservoir functioning requires stability verifications both when the reservoir is dry and during high water stages. In order to take into account the consequences of the flood wave, we need first to carry out an analysis of the transient filtration flow and then check the stability for selected moments. Such procedure was applied for the stability analysis of the Roztoki Bystrzyckie dry flood-control reservoir embankment. The analysis was carried out using the finite elements method, in the ZSoil software.

7

Sprężysto-plastyczny model gruntu nienawodnionego

Fedczuk P.

Inżynieria i Budownictwo

|

2016

|

R. 72, nr 11

595--597

PL

Przedstawiono koncepcję sprężysto-plastycznego modelu częściowo nawodnionego gruntu. Model jest oparty na zmodyfikowanym równaniu powierzchni plastyczności Wheelera i Shivakumara. W przypadku zmiennej wartości ssania uogólnione prawo wzmocnienia wiąże przyrost plastycznej części wskaźnika porowatości z poziomem efektywnego naprężenia i ssania.

EN

The paper presents the concept of elasto-plastic model for partially saturated soil. The model operates equation of Wheeler and Shivakumar’s plastic surface. Generalized hardening rule, for changing value of suction, connects the increment of plastic part of void ratio with stress and suction levels.

8

On unsaturated soil mechanics – personal views on current research

Pande G. N., Pietruszczak S.

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2015

|

Vol. 37, nr 3

73--84

EN

This paper presents the authors’ personal views on current research being conducted by various research groups around the world in the broad area of mechanics of unsaturated geomaterials in general and soils in particular. The topic is of interest to a wide spectrum of scientists and engineers working in diverse areas such as geology and geophysics, powder technology, agricultural, petroleum, chemical, geotechnical, civil, environmental and nuclear engineering. Even if we restrict ourselves to civil, geotechnical and environmental engineering, it is noted that a plethora of hypotheses as well as a number of empirical and semiempirical relations have been introduced for describing the mechanics of unsaturated porous media. However, many of these proposed advances as well as methods of testing may lack sound theoretical basis.

9

Analysis of distribution model of matric suction of land subsidence caused by foundation pit dewatering

Wang D.

Engineering Transactions

|

2015

|

Vol. 63, iss. 4

383--395

EN

By the soil matrix suction distribution under one-dimensional steady-state flow, soil permeability coefficient ks, infiltration intensity q and initial groundwater table factors that influence the matric suction of unsaturated soil were analyzed in this paper. Based on unsaturated soil mechanics theory, ground subsidence caused by dewatering was calculated for typical pits and the impact of non-saturated soil matrix suction value on ground subsidence was taken into consideration. The results has shown that under steady infiltration conditions (q/ks < 0), the deformation of subsidence in unsaturated zone was bigger than the initial suction with still water distribution (q/ks = 0), while under stable evaporation conditions (q/ks > 0), the deformation of subsidence in unsaturated zones was smaller than the initial suction with still water distribution. In addition, as the groundwater table was lower, the influence of distribution patterns of the initial matrix suction in unsaturated soil on deformation of ground subsidence was greater.

10

Badanie parametrów wytrzymałościowych piasku średniego w aparacie trójosiowego ściskania z kontrolowanym ciśnieniem ssania

Skutnik Z.

Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2013

|

Vol. 4, no. 2

159--165

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań trójosiowych, wytrzymałości na ścinanie piasku średniego wykonane w warunkach kontrolowanego stanu nasycenia próbki gruntu metodą „translacji osi”. Badania przeprowadzono w nowoczesnym aparacie do badań trójosiowych próbek nienasyconych. Próbki o średnicy 7 cm i wysokości 14 cm, zagęszczano w laboratorium w specjalnej formie. Wykonano dwie serie badań dla różnych wartości ciśnienia ssania s = ua – uw, wynoszących 60 kPa i 200 kPa, oraz naprężeń, σ3(netto) = σ3 – ua, wynoszących 50 kPa i 200 kPa. Przeprowadzone badania wykazały wpływ ciśnienia ssania na parametry wytrzymałościowe gruntu niespoistego (piasku średniego). Wzrost ciśnienia ssania powoduje pojawienie się spójności pozornej w gruncie niespoistym, która zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia ssania.

EN

This paper presents the results of triaxial tests, shear strength of the medium sand performed in a controlled state of the soil samples saturation using the "axis translation technique". The study was conducted in a modern apparatus for triaxial testing of unsaturated samples. Test specimens with a diameter of 7 cm and a height of 14 cm were prepared in the laboratory in a special form by compaction. Two series of tests were performed for different values of suction pressure, s = ua – uw of 60 kPa and 200 kPa, and stress, σ3(netto) = σ3 – ua, equal to 50 kPa and 200 kPa. The study showed the impact of suction pressure on the soil strength parameters of medium sand. Increase of suction pressure causes the appearance of apparent cohesion in non-cohesive soil, which increases with increasing of the suction pressure.

11

Calibration of an unsaturated air–water–soil model

Monnet J., Boutonnier L.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 12, no. 4

493--499

EN

A theoretical model of unsaturated soil is presented. It takes into account the three main components of the soil: the air; the water; and the soil particles. It uses the principle of effective stress on four different domains: unsaturated with the air in continuous phase (Domain D1), unsaturated with the air occluded in contact with the particles of soil (Domain D2), unsaturated with air bubbles (Domain D3), and saturated with the air dissolved into the water (Domain D4). The model is validated on isotropic compression tests and on oedometer tests. The determination of the parameters of the unsaturated model is explained and the mean values of the parameters are presented.

12

Application of Monte-Carlo Method to Modelling Influence of Selected Soil Heterogeneity on Macrodispersion of Pollutants in Unsaturated Soil Medium

Gorczewska-Langner W.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2011

|

Vol. 15, No 3-4

329-337

EN

The influence of soil heterogeneity on miscible solute transport in soil is analyzed. The transport process is simulated numerically using the Monte-Carlo method. This paper shows how different types of soil heterogeneity influence the process of contaminant spreading. If independent flow paths exist in the soil, the degree of the mixing of pollutants in the outflow from the soil profile is larger. If the preferential flow paths are shorter, the degree of mixing, related to the heterogeneity of the velocity field, is smaller. These effects can be captured using the Monte-Carlo method.

13

Sprężysto-plastyczny model nienawodnionego ośrodka gruntowego

Fedczuk P.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska

|

2007

|

z. 111

141-148

PL

W pracy prezentuje się koncepcję modelu częściowo nawodnionego ośrodka gruntowego, uwzględniającego zjawisko ssania. Sprężysto-plastyczne zachowanie ośrodka, zdefiniowane w ramach teorii stanu krytycznego [l, 2] w formie rozwiniętej, opisuje rozszerzone przyrostowe równanie konstytutywne [3] (w postaci "naprężenie netto - odkształcenie i ssanie"). Model operuje równaniem powierzchni plastyczności sformułowanym przez Whelera i Shivakumara [4]. Prawo wzmocnienia (ograniczone do wariantu dla niezmiennej wartości ssania) wiąże przyrost plastycznej części wskaźnika porowatości z poziomem naprężenia i ssania.

EN

The paper presents the concept of soil medium model with partially saturation, taking into consideration the suction effect. Elasto-plastic behavior of medium, defined by critical state theory [l, 2] in extension form, has been described by extended incremental constitutive relation [3] (in form "net stress - strain and suction" relationship). The model operates equation of plastic surface formulated by Wheeler and Shivakumar [4]. Hardening rule (restricted to variant for constant value of suction) connects the increment of plastic part of void ratio with stress and suction levels.

14

Przyrostowe równanie konstytutywne dla sprężysto-plastycznego modelu gruntu nienawodnionego

Fedczuk P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Budownictwo

|

2006

|

Z. 28, t. 2

83-92

PL

W pracy prezentuje się wyprowadzenie przyrostowego związku konstytutywnego dla sprężysto-plastycznego modelu gruntu częściowo nawodnionego w postaci zależności "naprężenie netto - odkształcenie i ssanie" [3]. Sprężyste własności ośrodka gruntowego opisuje rozszerzone prawo sprężystości [4], obejmujące zjawisko ssania. Zachowanie gruntu (modelowanego jako ośrodka sprężysto-plastycznego) definiuje rozszerzona teoria stanu krytycznego [9, 5], uwzględniająca jego częściowe nawodnienie. Związek konstytutywny dla tak zdefiniowanego modelu ośrodka gruntowego otrzymuje się w sposób analogiczny do klasycznego, podanego między innymi w pracach [8, 6, 2].

EN

The paper presents the derivation a formula on incremental constitutive relation for elasto-plastic model of partially saturated of soil (in form of "net stress - strain and suction" [3] relationship). Elastic properties of soil medium has described by the extension elastic rule [4], taking into consideration the suction effect. The behavior of soil (as elasto-plastic medium) has defined by extended critical state theory [9, 5], taking into account partially watering. A constitutive relation for this model of soil medium has obtained in analogical method as classical procedure, which was described for example in papers [8,6,2].

15

Uwagi na temat zasady naprężeń efektywnych dla gruntów częściowo nasyconych

Sikora Z., Ossowski R.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska

|

2003

|

z. 97

159-166

PL

W artykule zawarto krytyczny przegląd stosowalności klasycznego wzoru naprężeń efektywnych Bishopa oraz propozycję rozszerzenia tej zasady w zastosowaniu do gruntów częściowo nasyconych z uwzględnieniem zjawisk kapilarności, ciśnienia osmotycznego i wytrzymałości strukturalnej.

EN

A critical discussion on the classic Bishop principle of effective stress is presented. Subsequently a new proposal for extending of the classical Bishop's equation for unsaturated soils is given. The extension includes influence of capillarity, osmotic suction and soil structural strength behaviours.