After recent seismic events, the phenomenon of soil liquefaction and related effects on structures have received much attention in the engineering research and practice. In urbanized contexts, such as the North-West Adriatic coast, standard mitigation solutions under existing structures are often inapplicable due to the complexity of the contest or to the technical impossibility of intervention. From an intensive literature review it can be deduced that the permeation grouting technique by means of colloidal silica could be a promising solution to mitigate soil liquefaction under existing structures. However, it is necessary to go further with research studying this specific technique not only in the laboratory but also on in-site to consider also the specific soil natural conditions. In this thesis, an extensive experimental study is carried out on the Riminese sandy coast aimed at obtaining the key parameters for the application of this technique and the dynamic and cyclic characterization of the local deposits. An extensive rehological study is also performed to investigate, in particular, the gelation time of mixtures of different characteristics, varying the percentage of components and the chemical-physical conditions (e.g. pH and temperature of the mixtures). Then, small-scale permeation tests are performed in the laboratory on representative coastal sands in order to estimate the degree of improvement achievable on-site by means of permeation grouting and the cyclic and dynamic behaviour of treated soil. Finally, seismic site response analyses in effective stress are carried out considering untreated and treated soil parameters (before and after permeation treatment) and using a set of recorded accelerograms compatible with the historical seismicity of the area. Results show that permeation grouting with colloidal silica can be a promising technique for the mitigation of the liquefaction susceptibility of the soil under existing structures.
In seguito ai recenti eventi sismici si è volta una sempre maggiore attenzione al fenomeno della liquefazione e degli effetti indotti su terreni ed opere. In contesti urbanizzati o sotto strutture/edifici esistenti, quale è la costa nord-adriatica, le soluzioni di mitigazione ordinarie rimangono spesso inapplicabili per la complessità della situazione e/o l’impossibilità tecnica di intervenire nel volume di interesse dell’opera stessa. In letteratura vi sono elementi utili per considerare la permeazione con silice colloidale la tecnica attualmente più promettente per il miglioramento dei terreni sotto edifici esistenti; tuttavia è necessario approfondire la ricerca verso l’applicazione su terreni in condizioni naturali per ottimizzarne la funzionalità, la messa in opera e la sicurezza. Partendo da uno studio sul territorio di Rimini ed in campi prova messi a disposizione dall’Amministrazione locale, si è svolta un’approfondita caratterizzazione delle sabbie costiere al fine di definire i parametri chiave per l’applicazione di tale tecnica, nonché il relativo comportamento dinamico e ciclico. Su alcune miscele si è condotto uno studio atto a definirne il comportamento reologico al variare dei componenti e delle condizioni chimico-fisiche al contorno, utile al controllo dei tempi di gelificazione. In laboratorio poi si sono eseguite prove di permeazione in scala ridotta su sabbie rappresentative e, dal relativo comportamento dinamico e ciclico, si sono sviluppati modelli di analisi di risposta sismica di sito in tensioni efficaci pre-post intervento, necessari a simulare il grado di miglioramento ottenibile sui terreni costieri di Rimini nell’ipotesi di eventi sismici caratteristici; ciò ha evidenziato un’elevato grado di miglioramento senza alterare significativamente il comportamento dinamico dei terreni. Gli sviluppi futuri della ricerca saranno volti essenzialmente all’applicazione in sito ed alla calibrazione dei metodi di controllo e verifica del trattamento.
Indagini sperimentali e analisi numeriche finalizzate alla progettazione di interventi di permeazione con nanosilice colloidale per la stabilizzazione delle sabbie costiere sotto edifici esistenti nella fascia costiera nord-adriatica / Merli, Alessandro. - (2019 Mar 27).
Indagini sperimentali e analisi numeriche finalizzate alla progettazione di interventi di permeazione con nanosilice colloidale per la stabilizzazione delle sabbie costiere sotto edifici esistenti nella fascia costiera nord-adriatica
MERLI, ALESSANDRO
2019-03-27
Abstract
After recent seismic events, the phenomenon of soil liquefaction and related effects on structures have received much attention in the engineering research and practice. In urbanized contexts, such as the North-West Adriatic coast, standard mitigation solutions under existing structures are often inapplicable due to the complexity of the contest or to the technical impossibility of intervention. From an intensive literature review it can be deduced that the permeation grouting technique by means of colloidal silica could be a promising solution to mitigate soil liquefaction under existing structures. However, it is necessary to go further with research studying this specific technique not only in the laboratory but also on in-site to consider also the specific soil natural conditions. In this thesis, an extensive experimental study is carried out on the Riminese sandy coast aimed at obtaining the key parameters for the application of this technique and the dynamic and cyclic characterization of the local deposits. An extensive rehological study is also performed to investigate, in particular, the gelation time of mixtures of different characteristics, varying the percentage of components and the chemical-physical conditions (e.g. pH and temperature of the mixtures). Then, small-scale permeation tests are performed in the laboratory on representative coastal sands in order to estimate the degree of improvement achievable on-site by means of permeation grouting and the cyclic and dynamic behaviour of treated soil. Finally, seismic site response analyses in effective stress are carried out considering untreated and treated soil parameters (before and after permeation treatment) and using a set of recorded accelerograms compatible with the historical seismicity of the area. Results show that permeation grouting with colloidal silica can be a promising technique for the mitigation of the liquefaction susceptibility of the soil under existing structures.File | Dimensione | Formato | |
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