Struktury gruntowe zapewniają solidniejsze podstawy
Grunty nienasycone są istotne dla inżynierii geotechnicznej na całym świecie, jak również dla profesjonalistów zainteresowanych interakcją konstrukcji z podłożem. Wykorzystanie gruntów nienasyconych obejmuje wprowadzenie ich do nasypów, miejsc składowania odpadów radioaktywnych i czy wałów przeciwpowodziowych. Pory w gruntach nienasyconych wypełnione są częściowo wodą i powietrzem. Mechanika gruntów nienasyconych rozwinęła się w odpowiedzi na zapotrzebowanie branży budowlanej, aby udoskonalić techniki zarządzania i oceny zachowania struktur podłoża. Elementem kluczowym dla zapewnienia długofalowej sprawności i efektywności kosztowej zagęszczonych gruntów jest zrozumienie zachowania poprzedzającego ich dysfunkcję. Celem projektu "Od małych po duże odkształcenia gruntów nienasyconych: zastosowanie w strukturach ziemi" (Sladus) było zbadanie reakcji zagęszczonych gruntów na małe naprężenia pod kątem zastosowania w dynamice inżynieryjnej. Dane zebrane w tej dziedzinie mogą także zostać wykorzystane do analizy struktur ziemi poddanych obciążeniom statycznym, takim jak chodniki. Próby terenowe przeprowadzono w Mantui we Włoszech, gdzie wzniesiono nasyp z mułu gliniastego do celów badawczych obok umocnień przeciwpowodziowych chroniących przed zalaniem przez dopływ Padu, Mincio. Zebrany został sypki grunt w celu określenia jego podstawowych właściwości, jak również nienaruszone próbki gruntu uzyskane przy użyciu wiercenia rdzeniowego za pomocą próbkozbieraka Shelby. Zespół projektu Sladus przeprowadził serię czterech różnych testów laboratoryjnych na gruncie nienaruszonym, w tym dwie serie testów drgań/ścinania skrętnego w kolumnie rezonansowej do oceny elastycznego modułu ścinania i właściwości tłumienia drgań danych gruntów. Trójosiowe badanie gruntów pozwoliło uzyskać dane dotyczące wytrzymałości w zakresie poziomów kompresji izotropowej oraz ścinania do stanu krytycznego. Testy edometryczne pozwoliły zmierzyć krzywe retencji wody przy różnych poziomach naprężenia. Sypkiego gruntu z obwałowania użyto do określenia innych właściwości, takich jak granice Atterberga, ciężar właściwy i zawartość organiczna. W zależności od zawartości wody, granice Atterberga pozwalają zmierzyć zachowanie gruntów drobnouziarnionych (w tym przypadku mułu gliniastego). Porównanie danych z wcześniejszymi próbkami poprzez najnowocześniejsze modelowanie konstytucyjne pomogło stworzyć zbiór istotnych różnic w wytrzymałości krytycznej i sztywności ścinania pod wpływem małych naprężeń. Przeprowadzona przy wsparciu Uniwersytetu w Cassino analiza mikrostruktury próbek za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego pomogła w interpretacji wyników. Defekty konstrukcyjne dróg i lotnisk oraz uszkodzenia wywołane osiadaniem fundamentów często mogą być powodowane niemożnością osiągnięcia właściwego zagęszczenia gruntu. Działania zespołu Sladus pomogą zapobiec destabilizacji i przewidzieć zachowanie zagęszczonego gruntu podczas ruchów ziemi wywołanych takimi zdarzeniami, jak trzęsienia ziemi czy przebieg kolei szybkobieżnej.