Microscale investigations of the hydro-mechanical behaviour of unsaturated granular soils with computed tomography
Final Report Abstract
Im Rahmen des Projektes wurden die vorhandenen Versuchsprozeduren zur Untersuchung der zyklischen WRC sowie einaxialer Druckversuche an miniaturisierten Versuchsproben verbessert und mithilfe dieser eine umfangreiche und wertvolle Datenbasis gewonnen, welche Eingang in die Weiterentwicklung numerischer Methoden finden kann. Pandemiebedingt konnten jedoch nicht alle geplanten CT-Messkampagnen umgesetzt werden. Im Zuge eines erfolgreichen Antrags auf Beamtime am DESY wurde jedoch eine umfangreiche Bilddatenbasis zur mikroskopischen Untersuchung der zyklischen WRC gewonnen. Die Daten sind jedoch so umfangreich, dass diese noch nicht abschließend ausgewertet werden konnten. Die Erfassung selbst stellt jedoch ein Teilziel des Projekts dar. Einige Forschungsfragen bleiben offen: So konnten aufgrund der nicht durchgeführten in situ CT-Versuche zum Scherverhalten bei einaxialer Kompression keine tiefergehenden Einblicke für die ausgewählten Materialien gewonnen werden. Weiterhin werden am Institut des Projektleiters bereits heute auf Basis der mithilfe der CT gewonnenen dreidimensionalen Bilddaten und der Lattice Boltzmann Methode (LBM) vielversprechende Simulationen zur Nachbildung zyklischer Ent- und Wiederbewässerungen durchgeführt. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Arbeitspakete A1, A2, A3 und B1 bearbeitet werden konnten. Das Arbeitspaket B3 wurde auf Basis der Messkampagne am DESY inhaltlich abweichend umgesetzt. Offen bleibt lediglich das Arbeitspaket B2 zur Untersuchung der mikroskoposchen mechanischen Kapillareffekte mittels CT. Eine Fortsetzung der Untersuchungen auf Basis der in der ersten bewilligten Projektphase gewonnenen Erkenntnisse im Rahmen eines zukünftigen neuen Projekts wird als sinnvoll eingeschätzt.
Publications
- (2021): »Quantitative 3D imaging of partially saturated granular materials under uniaxial compression«. In: Acta Geotechnica
Milatz, M.; Hüsener, N.; Andò, E.; Viggiani, G.; Grabe, J.
(See online at https://doi.org/10.1007/s11440-021-01315-5) - (2022): »Investigation of Unsaturated Soil Behaviour by Means of in situ CT Imaging-Experiments«. USNC/TAM 2022, Austin, Texas
Milatz, M.; Heinrich D.
- (2022): »UNSAT-Pi - A miniaturised test apparatus for examining the uniaxial compressive strength of partially saturated granular media during CT imaging«. TUHH Open Research (TORE)
Heinrich, D.; Milatz, M.
(See online at https://doi.org/10.15480/336.4393) - (2022): »UNSAT-Pi 2 - A miniaturised flow cell apparatus for measuring the water retention curve of granular media during CT imaging«. TUHH Open Research (TORE)
Heinrich, D.; Milatz, M.
(See online at https://doi.org/10.15480/336.4394)
