Comparison of one-step and step-wise compression tests

Abstract

The primary purpose of this paper is to investigate the influence of loading procedure type. To reach this aim, we have chosen the Baltic Sea Klaipėda sand, due to granulometry composition and particles shape. The paper examines several key aspects of sand compression type, namely comparison between one-step (constant rate loading) and step-wise (incremental loading) oedometer compression tests. In this manuscript, we present investigation of sandy soil compression character up to maximum 400 kPa loading. This research shows the difference between two loading procedures. The main objects of research: investigation of stress jumps during one-step and step-wise soil sample loading. The analysis of the results shows that when soil was compressed by step-wise loading procedure (0.94 mm) displacements were almost twice as big as in case of one-step loading procedure (0.57 mm).

Straipsnis skirtas vienos pakopos ir pakopinio grunto spūdumo bandymų palyginimui. Poreikis atlikti tokius bandymus kilo dėl dviejų pagrindinių priežasčių: praktinio taikymo prognozuojant pamatų nuosėdžius ir skaitinio bandymų modeliavimo. Bandymai atlikti spaudžiant smėlinį gruntą su odometriniu aparatu dviem skirtingomis metodikomis: vienos nepertraukiamos pakopos spūdumo bandymas (iki didžiausios 400 kPa) apkrovos ir pakopinis apkrovimas (iki didžiausios 400 kPa) išlaikant skirtingas pakopų apkrovas 15 min. ir tik tada didinant apkrovą. Pakopiniam apkrovimui naudoti 50; 100; 200; 300 ir 400 kPa apkrovų pakopų žingsniai. Visi spūdumo bandymai atlikti su Baltijos jūros pakrantės paplūdimio smėliu, kurio tankis ρ = 1,74–1,76 g/cm3, drėgnis W = 4 % ir naudojant 400 kPa/min. apkrovimo greitį. Šis gruntas dėl granuliometrinės sudėties ir dalelių morfologinių parametrų gali būti vadinamas etaloniniu Lietuvos smėliu, tinkančiu atlikti palyginamuosius bandymus. Kadangi bandymai atlikti su smėliniu gruntu, tikėtasi, kad bandymų metodikos neturės įtakos rezultatams. Iš literatūros analizės buvo žinoma, kad smėlinis gruntas deformuojasi per pirmas 3–5 sekundes po apkrovimo, todėl poslinkių atsiradimas esant pakopiniam apkrovimui nebuvo tikėtinas. Tačiau atlikti bandymai atskleidė, kad išlaikant pakopines apkrovas 15 min. poslinkiai vis dėlto atsiranda. Dėl šios priežasties praktiškai dvigubai skiriasi poslinkiai nustatyti atliekant vienos pakopos (0,57 mm) ir pakopinio (0,94 mm) spūdumo bandymus. Didesnė nustatytų poslinkių rezultatų dispersija vyrauja prie mažų įtempių, 50–200 kPa (pakopiniam apkrovimui). Šis efektas paaiškinamas dalelių pozicijų pasikeitimu, todėl ir buvo nustatytas nedidelis įtempių šuolis (50–200 kPa) atliekant vienos pakopos spūdumo bandymus iki didžiausios pasirinktos 400 kPa apkrovos. Dažniausiai šie įtempių šuoliai pasireiškia, kai spaudžiamas orasausis gruntas.