Title Model interakcije geosintetičke trake i kamene ispune u konstrukcijama od armiranoga tla : doktorski rad Title (english) Model of interaction between geosynthetic strip and unbound soil in reinforced earth structures : doctoral thesis Author Karolina Gradiški Mentor Petar Hrženjak (mentor)Mentor Mensur Mulabdić (mentor)Committee member Biljana Kovačević Zelić (predsjednik povjerenstva)Committee member Petar Hrženjak (član povjerenstva)Committee member Mensur Mulabdić (član povjerenstva)Committee member Predrag Kvasnička (član povjerenstva)Committee member Boris Kavur (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2017-06-30, Croatia Scientific / art field, TECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 622 - Mining Abstract Poznavanje mehanizma interakcije između tla i elemenata armature ključno je za projektiranje
konstrukcija od armiranog tla, a ovisi o vrsti armaturnih elementa i tlu koje se koristi. U većini
dosadašnjih istraživanja proučavan je mehanizam interakcije između metalnih traka ili mreža,
te geosintetičkih mreža ili geotekstila i tla, dok je mali broj ispitivanja proveden za određivanje
mehanizma interakcije geosintetičkih traka i tla. U istraživanjima koja su provedena za
određivanje mehanizma interakcije geosintetičkih traka i tla, ispitivanja su provedena za
slučajeve kada je kao materijal ispune korišten pijesak ili rjeđe šljunak, dok za ispitivanja kada
se kao materijal ispune koristio lomljeni kamen ne postoje dostupni podaci u literaturi. Kako je
u Hrvatskoj u izgradnji dva visoka zida od armiranog tla (Strikići i Sv. Trojica) korišten upravo
lomljeni kamen i geosintetičke armaturne trake pojavila se potreba za proučavanjem
mehanizma interakcije između lomljenog kamena i geosintetičke armature. Dosadašnja
istraživanja pokazala su da su koeficijenti interakcije u šljunku veći od onih u pijesku, te je za
očekivati da će koeficijenti interakcije u lomljenom kamenu biti veći od onih koji su određeni
u šljunku. Kako bi se što bolje objasnio mehanizam interakcije između elemenata armature i tla
provode se laboratorijska ispitivanja izravnog posmika i ispitivanja izvlačenja elemenata
armature iz tla. Ispitivanje izravnog posmika slično je ispitivanjima koja se provode za tlo pri
čemu se uzorak armature ugradi u uređaj i smiče, a u ispitivanju se registriraju posmična sila i
pomak. Kod ispitivanja izvlačenja, armatura se ugradi između dva sloja tla, a nakon ugradnje
uzorak armature se izvlači iz sloja tla. U ispitivanju se registriraju sila izvlačenja i pomaci koji
se prate u pojedinim točkama na armaturi. Cilj ispitivanja je da se odredi sila koja je potrebna
za izvlačenje armature ili sila pri kojoj dolazi do sloma armature. Dobivena sila izvlačenja
podijeli se s površinom uzorka armature i dobije se otpor izvlačenju (koeficijent interakcije)
koji se koristi kod projektiranja konstrukcija od armiranog tla. Mehanizam interakcije između
tla i armaturnih elemenata ovisi o vrsti tla koje se koristi i o vrsti armaturnih elemenata, a ovaj
rad je usmjeren na određivanje mehanizma interakcije između istezljive geosintetičke trake i
lomljenog kamena. Kako bi se što bolje objasnio mehanizam interakcije između tla i
geosintetičke trake potrebno je imati podatke o parametrima čvrstoće tla za koje je potrebno
provesti ispitivanja izravnog posmika i parametre o interakciji između elementa tla za koje je
potrebno provesti ispitivanja izvlačenja armature iz tla. U ovom radu promatran je utjecaj
granulometrijskog sastava materijala na koeficijent interakcije između geosintetičke trake i tla.
Ispitivanja su provedena za jednoliko graduirani lomljeni kamen s rasponom frakcija od 30 do
60 mm i dobro graduirani lomljeni kamen s rasponom frakcija od 4 do 60 mm i od 0 do 60 mm.
Parametri čvrstoće lomljenog kamena određeni su u velikom uređaju za izravni posmik koji je
razvijen na Rudarsko-geološko-naftnom fakultetu. Dimenzije uređaja su 300x300x300 mm, a
maksimalni promjer zrna koji je ispitivan u uređaju za izravni posmik je 31 mm. Rezultati ovih
ispitivanja pokazali su da je kut trenja i dilatancije najveći kod jednoliko graduiranog materijala,
dok su najmanji kutovi trenja određeni za dobro graduirani materijal. Koeficijenti interakcije
izmeu geosintetičke trake i lomljenog kamena određeni su u velikom uređaju za ispitivanje
izvlačenja, tip GFOS. Ispitivanja su također provedena za tri različita granulometrijska sastava
materijala: jednoliko graduirani materijal s rasponom frakcija od 30 do 60 mm i dobro
graduirani materijal s rasponom frakcija od 4 do 60 mm i od 0 do 60 mm. Ispitivanja su
provedena za slučaj izvlačenja jedne trake i za slučajeve izvlačenja dvije odvojene i dvije
spojene geosintetičke trake. Ispitivanja izvlačenja jedne trake provedena su s ciljem određivanja
utjecaja granulometrijskog sastava i gustoće materijala na koeficijente interakcije, dok se kod
ispitivanja izvlačenja s dvije trake promatrao utjecaj bočnog trenja na koeficijent interakcije.
Rezultati provedenih istraživanja pokazali su da su najveći kutovi trenja kod dobro graduiranog
materijala od 0 do 60 mm, što je obrnuto od rezultata izravnog posmika gdje su za jednoliko
graduirani materijal određeni najveći kutovi trenja. Ispitivanja s dvije odvojene i dvije spojene
trake pokazala su da bočno trenje doprinosi povećanju koeficijenta interakcije. Uz
laboratorijska ispitivanja određivanja koeficijenata interakcije i parametra koji utječu na
koeficijent interakcije provedene su i povratne analize izvlačenja trake u programu Plaxis 2D.
U povratnim analizama korišteni su parametri materijala određeni izravnim posmikom i
koeficijenti interakcije određeni pokusom izvlačenja.
Abstract (english) Knowledge of the mechanism of interaction between the soil and the reinforcement element is
crucial for the design of reinforced soil structures. It depends on the type of the reinforcing
element and the soil that is used. The majority of previous research studied the mechanism of
interaction either between the metal strip or nets, or else geosynthetic nets or geotextile and
soil, while a small number of tests were conducted to determine the mechanism of interaction
between geosynthetic strips and soil. In studies that were conducted to determine the
mechanism of interaction between geosynthetic strip and soil, tests were conducted in cases
when the fill material used was sand or, less frequently, gravel, while there are no available data
in the literature for tests performed with crushed stone as fill material. Since in Croatia broken
rock and geosynthetic reinforcement strip were used in the construction of two high reinforced
earth walls (Strikic and Sveta Trojica), there was a need to study the mechanism of interaction
between the crushed stone and geosynthetic reinforcement. Previous studies have shown that
coefficients of interaction in the gravel are higher than those in the sand. Therefore, it is to be
expected that the coefficients of interaction in crushed stone are to be higher than those for the
gravel. In order to clarify the mechanism of interaction between the elements of reinforcement
and soil, the laboratory direct shear tests and pull-out tests on reinforcement elements and soil
were performed. Direct shear test with reinforcement is similar to usual direct shear test, for
which the reinforcement is incorporated in the device and shear, and the test registers shear
force and displacement. For pull-out test, reinforcement is incorporated between two layers of
the soil, and after emplacement the reinforcement is pulled out from the soil. During the test,
withdrawal forces and displacements are registered at particular points on the reinforcement.
The goal of testing is to determine the force required to pull out the reinforcement or the force
at which the reinforcement broke. The resulting pull-out force is divided with the surface of the
reinforcement material and the obtained value is the draw resistance (coefficient of interaction)
which is used in the design of reinforced soil structures. The mechanism of interaction between
soil and reinforcement depends on the type of soil used and on the type of reinforcement
elements. This thesis is attempting to determine the mechanisms of interaction between
extensible geosynthetic strips and crushed stone. In order to better clarify the mechanism of
interaction between soil and geosynthetic strips, soil strength parameters are necessary (for
which direct shear test is performed), as well as parameters of the interaction between the
elements of the soil (for which pull-out tests are performed). In this study, the effect of particle
size distribution of the material on the coefficient of interaction between geosynthetic strips and
soil was observed. Tests were performed on uniformly graded crushed stone fraction with a
range of 30 to 60 mm and a well graded crushed stone fraction with a range of 4-60 mm, and
from 0 to 60 mm. Strength parameters of the crushed stone are determined in a large direct
shear device developed at the Faculty of Mining, Geology and Petroleum Engineering. Device
dimensions are 300x300x300 mm and the maximum diameter of the grain that was investigated
is 31,5 mm. The results of these tests showed that the friction angle and dilatancy are highest
in uniformly graded material, while the smallest friction angles are specific to well graded
material. Coefficients of interaction between geosynthetic stripe and crushed stone were
determined in a large pull-out test device, GFOS model. These tests were also carried out for
three different granulometric compositions: uniformly graded material with fraction range of
30 to 60 mm and a well-graded material with fraction range of 4-60 mm and from 0 to 60 mm.
Tests were performed in the case of extraction of one strip and for two separated and two
connected geosynthetic strips. One-strip extraction was conducted in order to determine the
influence of particle size distribution and density of material on the interaction coefficient. For
the extraction of the two strips, the effect of side friction on interaction coefficient was
observed. The results of the study show that well graded materials (0-60 mm) show the greatest
angles of friction between soil and strip, which is contrary to the results of direct shear test,
where the uniformly graded material had greatest friction angles. Tests with two separate strips
and two connected strips showed that side friction contributes to the coefficient of the
interaction. In addition to laboratory tests for determining coefficients of interaction and
parameters that affect the coefficient of interaction, feedback analyses have been conducted for
strip pull-out in Plaxis 2D. In feedback analyses, parameters for materials were determined with
direct shear and interaction coefficients were determined by pull-out test.
Keywords
armirano tlo
koeficijent interakcije
geosintetička traka
ispitivanje izvlačenjem
izravni posmik
numeričke analize
Keywords (english)
reinforced soil
friction interaction coefficient
geosynthetic strip
direct shear test
pullout test
numerical analysis
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:169:146673 Promotion 2017-09-17 Study programme Title: Applied Geosciences, Mining and Petroleum Engineering Catalog URL http://katalog.nsk.hr/F/?func=direct&CON_LNG=ZAG&local_base=ZAG01_WEB&doc_number=000632780 Type of resource Text Extent 196, [17] listova ; 30 cm. File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2017-11-30 09:48:24
