Improvement of research methods and testing equipment for deformation properties of clay

摘要

Geotekniikan mahdollisesti vaikein osa-alue on koheesiomaalajien, kuten saven muodonmuutosten ennustaminen. Saven lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksia on tutkittu jo pitkään ja tarkoitukseen on kehitetty monia erilaisia tutkimusmenetelmiä ja tulkintatapoja. Tutkimusten perusteella on kehitetty useita erilaisia malleja kuvaamaan savien käyttäytymistä. Uudemmat mallit vaativat enemmän erilaisia parametreja vanhempiin malleihin nähden. Näitten parametrien määrittäminen laboratoriossa voi olla vaativaa, kestää pitkän aikaa ja tulla kalliiksi.Työn tarkoituksena oli helpottaa ja nopeuttaa tärkeiden mallintamisessa käytettävien parametrien määrittämistä häiriintymättömistä savinäytteistä. Työssä tutkittiin häiriintymättömiä savinäytteitä, jotka on otettu Espoossa Aalto-Yliopiston pohjarakentamisen ja maamekaniikan laboratorion lähistöltä. Tämän saven, HUT-Clayn muodonmuutos- ja lujuusominaisuuksia tutkittiin luokitus-, ödometri- ja kolmiaksiaalikokeilla. Työssä kehitettiin uusia koemenetelmiä olemassa oleville ja uusille laitteille, kehitettiin laitteistoja ja uusia menetelmiä tulkita saatua mittaustietoa. Työn aikana käyttöönotettu huokospaineödometri toi merkittävän lisän saven konsolidaatiotutkimukseen. Saatujen tuloksien perusteella pystytään tekemään tulkintoja saven konsolidaatiokäyttäymisestä ja sen suhtautumisesta klassisiin teorioihin. Huokospainemittauksesta pystyttiin arvioimaan eri painumalajien suuruutta uudella tulkintamenetelmällä. Tämä menetelmä osoittautui työn aikana lupaavaksi. Kokeilluista kolmiaksiaalikokeista kiinnostavampia olivat kokeet, joissa leikkausvaiheessa hydrostaattinen jännitys pidettiin vakiona ja deviatorista jännitystä nostettiin portaittain. Tällaisesta kokeesta pystytään määrittämään muodonmuutosinkrementtien avulla myötöpinnan parametrien arvot ilman usean kokeen sarjoja. Myös avoimen kokeen tilavuudenmuutoksen ja suljetun kokeen huokosvedenpaineen välillä havaittiin yhteys, jonka avulla suljetusta leikkauskokeesta pystyttäneen määrittämään nämä samat parametrit.