Study of the cohesive soil stiffness in a modified resonant column

The expansion of cities encourages designers and engineers to build increasingly sophisticated skyscrapers and underground structures. Such complicated projects require more reliable soils parameters. Dynamic parameters of the soils are commonly used for the purposes of civil engineering design. The resonant column is one of the most reliable devices allowing the above-mentioned soil properties to be obtained. In this article, the authors studied a dynamic parameter shear modulus G of the cohesive soil clayey sand. Researchers conducted their own examination, using a modified resonant column, which is equipped with bender elements and a torsional shear device. The studied material was an undisturbed cylindrical sample of the cohesive soil clayey sand (clSa) from a depth of 6 m from the village of Kociszew. In order to calculate the maximum shear modulus, the authors have employed two types of time-domain techniques to measure shear wave velocities, namely the first peak to peak and start-to-start methods. In bender elements test authors investigate shear wave velocity in a range of period from 0.01 to 0.1 ms and 14 V amplitude, which gave a wave length from about 0.1 to 3.5 cm. In the case of torsional shear tests, researchers examined ten cycles of sinusoidal torsional excitation with 1 Hz frequencies and amplitude from 0.004 to 1 V. The research performed indicated that the results obtained by using the torsional shear and first peak to peak methods are in very good agreement, while the overestimation of the results obtained by using the start-to-start method reached up to 27%.

Rozwój miast wymusza na projektantach i wykonawcach budowanie coraz wyższych wieżowców, a także coraz bardziej skomplikowanych konstrukcji podziemnych. Dla tak wyrafinowanych projektów potrzebne są jak najbardziej wiarygodne parametry gruntowe. W dzisiejszych czasach inżynierowie powszechnie korzystają z dynamicznych parametrów gruntu. Jednym z najpopularniejszych i jednocześnie najbardziej wiarygodnych aparatów do uzyskiwania wspomnianych wyżej właściwości jest kolumna rezonansowa. W tym artykule autorzy zbadali dynamiczny parametr jakim jest moduł ścinania. Badania zostały przeprowadzone na nienaruszonej cylindrycznej próbce piasku ilastego (clSa), która pochodziła z 6 m głębokości z miejscowości Kociszew. Autorzy prowadzili badania w zmodyfikowanej kolumnie rezonansowej, która wyposażona jest zarówno w piezoelementy rodzaju bender jak i urządzenie do ścinania skrętnego. Użyto dwóch metod do interpretacji sygnału w odbiorniku w testach piezoelementami rodzaju bender, mianowicie technikę „pierwszego szczytu” i metodę „od startu do startu”. W testach elementami bender przebadano fale porzeczne o okresie około 0,01 do 0,1 ms i amplitudzie 14 V, co przełożyło się na długość fal od około 0,1 do 3,5 cm. W badaniu ścinania skrętnego użyto 10 cykli sinusoidalnego wzbudzania o częstotliwości 1 Hz i amplitudzie od 0,004 do 1 V. Z prze- prowadzonych badań wynika, ze wyniki uzyskane metodą „pierwszego szczytu” pokrywały się z tymi uzyskanymi za pomocą ścinania skrętnego, natomiast metoda „od startu do startu” zawyżała wyniki nawet do 27%.