Shear strength of clayey soils from the vicinity of Gorlice and Ciężkowice

• Autorzy: Zydron T. , Prawica E.

Warianty tytułu

PL

Badania wytrzymałości na ścinanie gruntów ilastych z okolic Gorlic i Ciężkowic

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work presents results of maximum and residual strength tests of six clayey soils from the landslide areas near Gorlice and Ciężkowice. The tests were carried out in a direct shear apparatus on samples of dimensions 60 × 60 mm that were sheared at least three times. A shearing strain rate was equal 0.1 mm·min–1, and the range of horizontal deformation of the samples was equal 20%. The results of the tests revealed that multiple shearing of the soil caused a signifi cant decrease of its shear strength, resulting in signifi cant changes in cohesion, and the smaller changes in the angle of internal friction. It was shown that the threetime shearing reduced the initial shear strength of about 50%, and further three series of shearing decreased it approximately 15% more. The study also showed that by using a Coulomb-Mohr shear strength linear equation, the analyzed soils had a little residual cohesion. Therefore, to describe the characteristics of the residual strength, there were used two non-linear equations proposed by Mesri and Shanien (2003) and Lade (2010), which led to the same results. It was also shown that the use of non-linear characteristics of the residual strength at low values of the normal stresses gave more unfavourable results of stability calculations in relation to the method based on the linear strength characteristic taking into consideration the presence of the residual cohesion.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wytrzymałości maksymalnej i resztkowej sześciu gruntów ilastych pochodzących z terenów osuwiskowych okolic Gorlic oraz Ciężkowic. Badania przeprowadzono w aparacie bezpośredniego ścinania na próbkach o przekroju 60 × 60 mm, stosując co najmniej trzykrotne ścinanie próbek gruntu. Prędkość ścinania wynosiła 0,1 mm·min–1, a zakres odkształceń poziomych próbek wynosił 20%. Wyniki badań wykazały, że wielokrotne ścinanie gruntu powoduje znaczne zmniejszenie jego wytrzymałości na ścinania, co powoduje znaczące zmiany spójności, a mniejsze kąta tarcia wewnętrznego. Wykazano, że trzykrotne ścięcie powoduje zmniejszenie początkowej wytrzymałości na ścinanie o około 50%, a po kolejnych trzech seriach ścięć stwierdzono dalsze około 15% zmniejszenie wytrzymałości. Badania wykazały również, że stosując liniowe równanie wytrzymałości Coulomba, analizowane grunty wykazują niewielką spójność resztkową. Stąd też do opisucharakterystyki wytrzymałości resztkowej zastosowano dwa równania nieliniowe zaproponowane przez Mesriego i Shaniena (2003) oraz Lade’a (2010), które jak wykazały obliczenia prowadzą do tych samych rezultatów. Wykazano również, że zastosowanie nieliniowej charakterystyki wytrzymałości resztkowej daje przy małych wartościach naprężeń normalnych bardziej niekorzystne wyniki obliczeń stateczności w stosunku do metody opracowanej na podstawie liniowej charakterystyki wytrzymałościowej uwzględniającej obecność spójności resztkowej.

Słowa kluczowe

EN

Carpathian region; Ciezkowice town; Gorlice town; clay soil; shear strength; residual strength

• Wydawca: -
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Land Reclamation
• Rocznik: 2015
• Tom: 47
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.225-236,fig.,ref.

Twórcy

autor

Zydron T.

• Department of Hydraulic Engineering and Geotechnics, University of Agriculture in Krakow, Mickiewicza 24/28, 30-059 Krakow, Poland

autor

Prawica E.

• Department of Hydraulic Engineering and Geotechnics, University of Agriculture in Krakow, Mickiewicza 24/28, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• BEDNARCZYK Z. 2005: Examples of the mass movement investigations in different types of deposits. Proceedings of the Conference "Mass movement hazard in various environments". Polish Geological Institute Special Papers 20, 14-26.
• BORECKA A., HERZIG J., KACZMARCZYK R., WOŹNIAK H. 2006: Właściwości fizykomechaniczne wybranych gruntów spoistych ze zboczy wyrobiska KWB „Bełchatów" (Phisical and mechanical properties of cohesive soils from the slope of the working in the Brown Cole Mine „Bełchatów"). Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej, Budownictwo 28, 39-50 [Engl. summ.]
• BORECKA A., KACZMARCZYK R. 2008: Czynniki wpływające na parametry wytrzymałości na ścinanie w strefach zagrożeń osuwiskowych na przykładzie odkrywek węgla brunatnego (Factors influencing shear strength parameters in the zones of landslide threats exemplified by brown coal open pits). Geologia 34(4), 709-719 [Engl. summ.]
• CARUBBA P., Del FABBRO M. 2008. Laboratory investigation on reactivated residual strength. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 134(3), 302-315.
• CIESZKOWSKI M., KOSZARSKI A., LESZCZYŃSKI S., MICHALIK M., RADOMSKI A., SZULC J. 1987. Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski. Arkusz Ciężkowice, PIG, W-wa (Detailed Geological Map of Poland. Sheet Ciężkowice ) [Engl. summ.].
• COLOTTA T., CANTONI R., PAVESI U., RUBERL U., MORETTI P.C. 1989: A correlation between residual friction angle, gradation and the index properties of cohesive soils. Géotechnique 39(3), 343-346.
• DEWOOLKAR M.M., HUZJAK R.J. 2005: Drained residual strength of some clay-stones from Front Range, Colorado. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 131(12), 1543-1551.
• HAEFELI R. 1965: Creep and progressive failure on snow, soil rock and ice. Proceedings of 6th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering 3, 134-148.
• LADE P.V. 2010: The mechanics of surficial failure in soil slopes. Engineering Geology 114, 54-64.
• MESRI G., SHAHIEN M. 2003: Residual shear strength mobilized in first-time slope failures. Journal of Geotechni-cal and Geoenvironmental Engineering 129(1), 12-31.
• NOWAKOWSKI J., NABORCZYK J., PE-TRASZ J., SALA A. 1999: Instrukcja obserwacji i badań osuwisk drogowych (Instruction of monitoring and investigation of road landslides). GDDP, 72 [Engl. summ.].
• PN-EN ISO 14688-2:2004. Badania geotechniczne. Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów (Geotechnical Investigation and testing - Identification and classification of soil. Part 2 - Principles for a classification]. Warszawa [Engl. summ PKN-CEN ISO/TS 17892-10. Badania geotechniczne. Badania laboratoryjne gruntów. Cz. 10. Badanie w aparacie bezpośredniego ścinania (Geotechnical Investigation and testing - Identification and classification of soil. Part 10 - Direct shear tests). PKN, Warszawa [Engl. summ.].
• PN-86/B-02480. Grunty budowlane. Określenia, symbole, podział i opis gruntów (Building soils. Nomenclature, symbols, classification and description of soils). PKN, Warszawa [Engl. summ.].
• RĄCZKOWSKI W. 2007: Zagrożenia osuwiskowe w polskich Karpatach. (A landslides threats in Polish Carpathians). Proceedings of Konf. "GEOZAGROŻENIA - zmniejszanie ryzyka, podnoszenie świadomości" - V Międzynarodowe Targi Geologiczne, Warszawa [Engl. summ.]
• SKEMPTON A.W. 1964: Long-term stability of clays slopes. Géotechnique 14(2), 75-101.
• SMOLTCZYK U. 2002: Geotechnical engineering handbook. Vol. 1. Fundamentals. Ernst & Sohn Verlag, Berlin.
• STARK T., EID H. 1994. Drained residual strength of cohesive soils. Journal of Geotechnical Engineering 120 (5), 856-871.
• STARK T., HUSSAIN M. 2010: Shear strength in preexisting landslides. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 136(7), 957-962.
• TIWARI B., BRANDON T.L., MARUI H., TULADHAR G.R. 2005: Comparison of residual shear strengths from back analysis and ring shear tests on undistrurbed and remolded specimens. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 131(9), 1071-1079.
• TIWARI B., MARUI H. 2005: A New method for the correlation of residual shear strength of the soil with mineralogical composition. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering 131 (9) 1139-1150.
• WARCHOŁ M. 2007: Architektura depozy-cyjna warstw magurskich w strefie Siar na południe od Gorlic (płaszczowina magurska, polskie Karpaty zewnętrzne) [Depositional architecture of the Magura Beds from the Siary zone, south of Gorlice (Magura Nappe, Polish Outer Carpathians)]. Przegląd Geologiczny 55(7), 601-610 [Engl. summ.].
• WESLEY L.D. 2003: Residual strength of clays and correlations using Atterberg limits. Géotechnique 53(7), 669-672.
• WYSOKIŃSKI L. 2006. Ocena stateczności skarp i zboczy (Assessment of stability of embankment and slopes). Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa, 78 [Engl. summ.].
• ZABUSKI L., GIL E., RĄCZKOWSKI W., WÓJCIK A. 2003: Badania reprezentatywnego procesu osuwiskowego w masywie fliszu karpackiego - osuwisko eksperymentalne w Beskidzie Niskim (Investigations of representative landslide in the Carpathian flysch - experimental landslide in Beskid Niski Mts.). IBW, Gdańsk, 53 [Engl. summ.].

Identyfikatory

DOI

10.1515/sggw-2015-0027