Ερευνητικά Προγράμματα

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ

Πειραματικού περιεχομένου

‘’Πειραματική Διερεύνηση της Μηχανικής Συμπεριφοράς Άμμων Σταθεροποιημένων με Κολλοειδή Πυριτία’’, (φορέας χρηματοδότησης: Ε.Μ.Π.- Πλαίσιο του Προγράμματος ενίσχυσης Βασικής Έρευνας, ΠΕΒΕ). 2021-2023. Αντικείμενο του προγράμματος είναι η πειραματική διερεύνηση  της μηχανικής συμπεριφοράς σταθεροποιημένων άμμων. Η σταθεροποίηση  πραγματοποιείται με  χρήση γέλης κολλοειδούς πυριτίας. Διάλυμα νανο-σωματιδίων πυριτίας χαμηλού ιξώδους γεμίζει τα κενά των πόρων ανάμεσα στους κόκκους της άμμου και υπό κατάλληλη σύνθεση μετατρέπεται σε παχύρευστο υλικό (γέλη) το οποίο συγκρατεί τους κόκκους της άμμου. Με την προσθήκη της γέλης ενώ επιτυγχάνεται αύξηση της διατμητικής αντοχής και περιορισμός του κινδύνου ρευστοποίησης της άμμου, παρατηρείται μείωση της δυστμησίας και αύξηση της ενδοσιμότητάς της. Στα πλαίσια του προγράμματος μελετάται αυτή η αντιφατική συμπεριφορά  της σταθεροποιημένης άμμου  με τη βοήθεια ανακυκλικών δοκιμών σε δύο άμμους, μία με γωνιώδεις και μια με στρογγυλευμένους κόκκους.

‘’Πειραματική διερεύνηση της Ανισότροπης Συμπεριφοράς άμμου πριν και μετά την σταθεροποίησή της’’, (φορέας χρηματοδότησης: Ευρωπαϊκή Ένωση, ΕΣΠΑ_14-20, κωδ. MIS:3049187). 2019-2021. Το πειραματικό πρόγραμμα για την μελέτη της ανισότροπης συμπεριφοράς άμμου υπό γενικευμένες εντατικές φορτίσεις περιλαμβάνει δοκιμές περιστροφής των αξόνων των κυρίων τάσεων ενώ ταυτόχρονα η διατμητική (διεκτροπική) τάση είτε παραμένει σταθερή, είτε αυξάνεται σταθερά, είτε μεταβάλλεται ανακυκλικά. Πρόκειται για πρωτότυπες δοκιμές που λείπουν από τη διεθνή βιβλιογραφία και απαιτούν μεγάλο βαθμό ελέγχου των επιβαλλόμενων τάσεων και μεγάλη ακρίβεια μέτρησης των αναπτυσσόμενων αξονικών και πλευρικών παραμορφώσεων.

‘’Critical state soil mechanics revisited: fabric effects’’ (φορέας χρηματοδότησης: Ευρωπαϊκή Ένωση, FP7-ERC-IDEAS Advanced Grant Agreement n0 290963, SOMEF). 2014-2018. To πειραματικό μέρος του προγράμματος εκτελέστηκε στο Εργαστήριο Εδαφομηχανικής. Η Συσκευή Στρέψης Κοίλου Κυλινδρικού Δοκιμίου χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της ανισοτροπίας στην κρίσιμη κατάσταση άμμου και για πρώτη φορά αποδείχτηκε πειραματικά ότι η κλασσική θεωρία της Κρίσιμης Κατάστασης απαιτείται να αναθεωρηθεί για να περιλάβει την ανισοτροπία της δομής του εδάφους.

“NANO-LIQ: Η αποτροπή σεισμικής ρευστοποίησης εδάφους θεμελίωσης με περιβαλλοντικώς ασφαλή νανο-σωματίδια’’, (φορέας χρηματοδότησης: Ευρωπαϊκή Ένωση, ΕΣΠΑ_ΘΑΛΗΣ). 2013-2015. Μία σύγχρονη μέθοδος για την αποτροπή σεισμικής ρευστοποίησης αμμωδών σχηματισμών είναι η ‘παθητική σταθεροποίηση’ μέσω εισπίεσης διαλύματος νανο-σωματιδίων κολλοειδούς πυριτίας. Η αποτίμηση της συμπεριφοράς άμμων μετά την σταθεροποίησή τους με υγρόλυμα πυριτίας έγινε στο Εργαστήριο Εδαφομηχανικής όπου για πρώτη φορά αναδείχτηκε ότι μέσα στο υγρόλυμα (gel) αναπτύσσονται πιέσεις πόρων οι οποίες μπορούν και πρέπει να μετρούνται σε αντίθεση με παλαιότερες έρευνες που τις αγνοούσαν. Ειδικές τεχνικές αναπτύχθηκαν για τη μέτρηση μεταβολών όγκου ή πίεσης στη σταθεροποιημένη άμμο. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων με βάση την ενεργό τάση έδειξε πολύ αυξημένη μέγιστη διατμητική αντοχή και μεγάλη διαστολικότητα για την σταθεροποιημένη άμμο που τείνουν προς τις αντίστοιχες τιμές για την καθαρή άμμο σε πολύ υψηλές τάσεις.

‘’Aπόκριση στιφρών αργίλων στην τριαξονική συσκευή υψηλών πιέσεων’’, (φορέας χρηματοδότησης: Ε.Μ.Π.- Πλαίσιο του Προγράμματος ενίσχυσης Βασικής Έρευνας, ΠΕΒΕ). 2009-2011. Η μηχανική συμπεριφορά στιφρών αργίλων περιγράφεται μέσα στο πλαίσιο της θεωρίας της Κρίσιμης Κατάστασης. Οι τριαξονικές συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν επέβαλαν μέσες και υψηλές τάσεις σε εδαφικά δοκίμια στιφρών εδαφών περιλαμβανομένης και της Μάργας του Ισθμού της Κορίνθου. Δοκιμές σε φυσικά και αναζυμωμένα δοκίμια χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση των χαρακτηριστικών της δομής των φυσικών εδαφών με βάση το πλαίσιο συμπεριφοράς που πρότεινε ο καθ. Burland στην Rankine διάλεξή του. Τα υλικά που εξετάστηκαν εμφάνισαν ισχυρή δομή.

‘’Aνισότροπη συμπεριφορά μη συνεκτικών εδαφών σε στρεπτική διάτμηση’’, (φορείς χρηματοδότησης: Ευρωπαϊκή Ένωση, Υπουργείο Παιδείας_ΗΡΑΚΛΗΤΟΣ ΙΙ). 2010-2013. Η ανισότροπη συμπεριφορά άμμων εξετάστηκε με την συσκευή Στρέψης Κοίλου Κυλινδρικού Δοκιμίου η οποία είναι η μόνη που μπορεί να επιβάλει μέγιστη κύρια τάση υπό διαφορετικές κλίσεις ως προς την κατακόρυφο αλλά και συνεχή στροφή των κυρίων τάσεων όπως απαντάται στις θεμελιώσεις, σε πρανή κ.λπ. ή λόγω κυματισμού σε υποθαλάσσιες αποθέσεις, αντίστοιχα. Επειδή τα εδάφη είναι ανισότροπα, η σωστή προσομοίωση των γεωτεχνικών έργων απαιτεί τον προσδιορισμό της ανισοτροπίας τους και οι τριαξονικές συσκευές στερούνται αυτής της δυνατότητας. Η έρευνα ανέδειξε τις εξής εδαφικές ιδιότητες: αφενός υπό συνεχή στροφή των αξόνων των κυρίων τάσεων υπάρχει συσχέτιση μεταξύ της γωνίας απόκλισης της μέγιστης κύριας τάσης από την κατακόρυφο και του λόγου των κυρίων τάσεων και αφετέρου η γωνία αλλαγής φάσης δεν αποτελεί εδαφική ιδιότητα αλλά μειώνεται σημαντικά με την αύξηση της πυκνότητας.

‘’Η συμπεριφορά τυπικών αμμωδών υλικών σε στατική και δυναμική φόρτιση στη συσκευή στρέψης κοίλου κυλινδρικού δοκιμίου’’, (φορέας χρηματοδότησης: Ε.Μ.Π.- Πλαίσιο του Προγράμματος ενίσχυσης Βασικής Έρευνας, ΛΕΥΚΙΠΠΟΣ). 2006-2008. Εξετάστηκε η συμπεριφορά τεσσάρων λεπτόκοκκων άμμων σε διάτμηση και προσδιορίστηκαν δύο διαφορετικές χαρακτηριστικές αποκρίσεις των άμμων: μία κατηγορία άμμων εμφανίζει σταθερή απόκριση με συνεχή αύξηση της διατμητικής τάσης έως την αστοχία ενώ η άλλη κατηγορία εμφανίζει ασταθή συμπεριφορά με προσωρινή μείωση αντοχής (ψαθυρότητα). Ο καθοριστικός παράγοντας για την κατηγορία απόκρισης μιάς λεπτόκοκκης άμμου είναι το σχήμα των κόκκων της και όχι η κοκκομετρική της διαβάθμιση. Όλες οι άμμοι δείχνουν ασταθή απόκριση υπό ανακυκλική φόρτιση αλλά η έναρξη αυτής συνδέεται άμεσα με την απόκριση της άμμου υπό μονοτονική φόρτιση. Συγκεκριμένα, όταν η διαδρομή τάσεων υπό ανακυκλική φόρτιση συναντά την γραμμή αλλαγής φάσης σε μονοτονική φόρτιση για άμμους σταθερής απόκρισης και όταν συναντά την γραμμή αστάθειας υπό μονοτονική φόρτιση για άμμους με ασταθή απόκριση, αντίστοιχα.

‘’Θεμελίωση τεχνικών έργων σε σεισμικώς “προβληματικά” εδάφη υπό ισχυρή σεισμική δόνηση”, (Φορέας Χρηματοδότησης: ΓΓΕΤ  Χ – SOILS). 2003-2006. Στο πρόγραμμα συμμετείχαν οκτώ ερευνητικές ομάδες με στόχο τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς ρευστοποιήσιμων εδαφών και την επίδρασή της στο σχεδιασμό θεμελιώσεων σε αυτά τα ‘προβληματικά ‘ (X-SOILS) εδάφη στον Ελληνικό χώρο. Η έρευνα κάλυπτε τέσσερες κατευθύνσεις: ενίσχυση σεισμικής μετακίνησης, πειραματική διερεύνηση (επί-τόπου και στο εργαστήριο) και αριθμητική προσομοίωση της συμπεριφοράς ρευστοποιήσιμων εδαφών, σχεδιασμό θεμελιώσεων υπό δυναμική φόρτιση και μεγάλες μετατοπίσεις και μεθόδους αποτροπής του κινδύνου ρευστοποίησης αυτών των προβληματικών εδαφών. Το Εργαστήριο Εδαφομηχανικής συμμετείχε και στις τέσσερες κατηγορίες έρευνας με δοκιμές εδαφικού στοιχείου, μικρής κλίμακας και επί τόπου δοκιμές αλλά και αντίστοιχες αριθμητικές αναλύσεις.

‘’Fault-Rupture and Strong Shaking Effects on the Safety of Composite Foundations and Pipeline Systems (QUAKER)’’, (φορέας χρηματοδότησης: Ευρωπαϊκή Ένωση). 2003-2006. Η μελέτη της συμπεριφοράς υποδομών κοντά σε περιοχές επιφανειακής τεκτονικής διάρρηξης και της σεισμικής απόκρισης πασσάλων υπό κλίση έγινε με συνεκτίμηση της μελέτης συγκεκριμένων περιπτώσεων, δοκιμών σε φυγοκεντριστή και αριθμητικών αναλύσεων. Η βαθμονόμηση των καταστατικών προσομοιωμάτων έγινε μέσω των αποτελεσμάτων ειδικών εργαστηριακών δοκιμών στην άμμο  Fontainebleau. Εργαστηριακά, επί τόπου και αριθμητικά αποτελέσματα μελετήθηκαν στο Εργαστήριο Εδαφομηχανικής.

“Πειραματικός προσδιορισμός καμπυλών G-γ χαρακτηριστικών ελληνικών εδαφών για χρήση στις μικροζωνικές μελέτες”, (φορέας χρηματοδότησης: ΟΑΣΠ). 2002-2004. Τυπικά Ελληνικά εδάφη εξετάστηκαν στο εργαστήριο για τον προσδιορισμό της μεταβολής της δυστμησίας τους με την παραμόρφωση με σκοπό την χρησιμοποίησή της στις μικροζωνικές μελέτες. Οι μετρήσεις έγιναν με ειδικό εξοπλισμό ο οποίος τοποθετείται επί των δοκιμίων με δυνατότητα μέτρησης παραμορφώσεων από 0.001% έως 1%. Επίσης, χρησιμοποιήθηκαν πιεζοηλεκτρικά στοιχεία για μετρήσεις παραμορφώσεων κάτω από 0.0005%.

‘’Waterloo International Terminal ‘’, (φορέας χρηματοδότησης: Geotechnical Consulting Group/British Rail). 1991,1995.  Η θεμελίωση του Διεθνούς Σταθμού Σιδηροδρόμων του Waterloo κοντά στις προ-υπάρχουσες σήραγγες απαίτησε τον ακριβή προσδιορισμό των εδαφικών μετακινήσεων  που έγινε με βάση τις εργαστηριακές μετρήσεις δυστμησίας στην περιοχή των μικρών παραμορφώσεων. Αξιολογήθηκαν επίσης τα αποτελέσματα δοκιμών CPT και μετρήσεων πεδίου.

‘’Jamuna Bridge and River Training Works’’, (φορείς χρηματοδότησης: Geotechnical Consulting Group και Jamuna Multipurpose Bridge Authority). 1996, 2005. Mελέτη της συμπεριφοράς του εδαφικού υλικού θεμελίωσης των βάθρων γέφυρας και παραμετρική ανάλυση ευστάθειας πρανών του υλικού επίχωσης στις όχθες του ποταμού Jamuna που είναι το τμήμα του Brahmaputra στο Μπαγκλαντές. Οι ποτάμιες αποθέσεις είναι μίγματα άμμου και μαρμαρυγία (mica) και η μελέτη της συμπεριφοράς τους στο εργαστήριο έδειξε τάση για πλευρική εξάπλωση που οδηγεί σε συνεχείς αστοχίες των πρανών στις όχθες του ποταμού. Τα αποτελέσματα σειράς πειραμάτων που εκτελέστηκαν στο Ε.Μ.Π. έχουν περιληφθεί στη διάλεξη Rankine του καθ. Hight.

‘’H συμπεριφορά της Μάργας του Ισθμού της Κορίνθου’’, (Εταιρεία Διώρυγας Κορίνθου (Α.Ε.ΔΙ.Κ)), 2016. Η συμπεριφορά της Μάργας του Ισθμού της Κορίνθου έχει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Νεογενής σχηματισμός με περιεκτικότητα σε ανθρακικό ασβέστιο 75% εμφανίζει ισχυρή δομή και σιμέντωση. Η απόκρισή της σε διατμητική φόρτιση διαφέρει από εκείνη των αργίλων αλλά και των άμμων και ιλύων και μελετήθηκε μέσα από μια συστηματική και εκτεταμένη εργαστηριακή έρευνα. Μεγάλα δοκίμια Μάργας αποσπάστηκαν κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας  από βάθος 70 μέτρων κάτω από την κορυφογραμμή των υπό κλίση 70⁰ πρανών του Ισθμού. Η αποτίμηση της ΄δομής΄ της Μάργας έγινε με σύγκριση της απόκρισής της σε συμπίεση και διάτμηση με την αναζυμωμένη μορφή της. Ένα πλαίσιο συμπεριφοράς προτάθηκε που αντιμετωπίζει τη Μάργα του Ισθμού της Κορίνθου σαν ‘μεταβατικό’ υλικό, με έντονη διαστολικότητα το οποίο φτάνει στην κρίσιμη κατάσταση.