Physikalische Modellierung der Kegelpenetration in geschichtetem Sand

Dieses Papier präsentiert die Ergebnisse von Kegelpenetrationstests, die an geschichteten, gleichmäßig kornverteilten Silikasandproben durchgeführt wurden, die in einer Kalibrierkammer vorbereitet wurden, die speziell für die Analyse der digitalen Bildkorrelation (DIC) entwickelt wurde. Die Tests zielen darauf ab, den Einfluss einer Schichtgrenze auf den Widerstand der Kegelpenetration sowie auf die Bodenverlagerungs- und Deformationsfelder, die aus der Kegelpenetration resultieren, zu untersuchen. Die Ergebnisse, die auch im Zusammenhang mit der Berechnung des Grundwiderstands von Pfählen, die in tragenden Schichten eingebettet sind, von Interesse sind, werden basierend auf den Konzepten der Erfassungs- und Entwicklungseinheit interpretiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erfassungs- und Entwicklungseinheiten durch die Dichte des Bodens auf beiden Seiten der Schichtgrenze beeinflusst werden. Basierend auf den Ergebnissen, die in diesem Papier erzielt wurden, liegen die Erfassungs- und Entwicklungseinheiten im Bereich von 2,2–5,4 Kegeldurchmessern. Das vertikale Verlagerungsprofil neben dem Schaft des eindringenden Kegels ändert sich signifikant in der Nähe der Schichtgrenze, was impliziert, dass das vertikale Verlagerungsprofil verwendet werden kann, um das Vorhandensein einer Schichtgrenze in einem DIC-Test zu identifizieren. Die inkrementellen Verlagerungs- und Deformationsanalysen innerhalb der Erfassungsdistanz zeigen, dass, wenn der Kegel beginnt, die darunterliegende Sandschicht zu erfassen, die durchschnittliche Richtung der Bodenverlagerung sich zur darunterliegenden Schicht für starke über schwache Schichten dreht und sich von ihr weg für schwache über starke Schichten. Es wird auch beobachtet, dass die Größe der Scherungsdeformationsblase neben der Kegeloberfläche zunimmt, wenn eine starke Schicht erreicht wird, und abnimmt, wenn eine schwache Schicht erreicht wird.