izv. prof. dr. sc. Nataša Štambuk Cvitanović

Eksperimentalna i numerička istraživanja mehanizama u nesaturiranim geomaterijalima – UNSAT1

Šifra projekta: UIP-2017-05-3429
Ustanova: Sveučilište u Splitu, Fakultet građevinarstva, arhitekture i geodezije
Trajanje projekta: 1. ožujka 2018. – 28. veljače 2023.
Web stranica projekta

Projekt istražuje mehanizme razvoja usisa (eng. suction) u sitnim porama tla/meke stijene (i drugih geomaterijala) te s njima povezane procese ‘rastrošbe’ (trošenja, degradacije u vremenu) tih materijala, a koji su prisutni u okolišu i dovode do značajnih problema u gradnji i održavanju građevina. Ovi su procesi posebno izraženi u obalnom području te ubrzani uslijed klimatskih promjena.

Rastrošba, kao degradacija ili razlaganje materijala stijene pod izravnim djelovanjem uvjeta okoliša i ljudske aktivnosti u razdoblju inženjerske skale vremena, je ključan proces koji nadzire geomorfološke i ekološke procese, a preko njih utječe i na društvena zbivanja. Meke stijene poput lapora, vrlo rasprostranjene u području Mediterana (npr. naslage Eocenskog fliša), posebno su podložne rastrošbi. Taj utjecaj se očituje u razlaganju veziva iz strukture glinovitih stijena te u razlamanju materijala u manje fragmente uslijed istovremenih procesa fizikalne i kemijske rastrošbe. Pod djelovanjem čimbenika rastrošbe meke stijene se degradiraju sve do sitnozrnog materijala, uz što su vezani problemi održivosti okoliša (ubrzana erozija, efekti klimatskih promjena, klizišta, odroni i drugi geohazardi) te stabilnosti, nosivosti i trajnosti (promjene čvrstoće i deformacijskih svojstava u vremenu).

Prema novijim znanstvenim spoznajama, značajan doprinos razvoju rastrošbe daje proces diferencijalnog usisa i njime izazvanog diferencijalnog bubrenja u nesaturiranim uvjetima. Usis je posljedica kapilarnog efekta u sitnim porama materijala i usko je povezan s procesom raspucavanja ili kalanja materijala. Odnosno, posljedica diferencijalnog bubrenja je razvoj vlačnih i posmičnih naprezanja koja dovode do kalanja i rastrošbe. Stoga je cilj ovog projekta istražiti i modelirati mehanizme rastrošbe s aspekta usisa, te povezati dobivene spoznaje s brojnim istraživanjima čimbenika rastrošbe prikupljenim sustavnim radom na Fakultetu u prethodnom razdoblju.

Eksperimentalnim istraživanjima sofisticiranom istraživačkom opremom određuju se karakteristične krivulje sadržaja vode u tlu (SWCC-Soil Water Characteristic Curve) ovisno o naprezanju ili drugim čimbenicima utjecaja na još neispitanim materijalima meke stijene iz obalnog područja RH (lapori u rasponu od intaktne stijene do rezidualnog flišnog tla), kao i svojstva čvrstoće/deformabilnosti tih materijala u nesaturiranim uvjetima za zadano stanje usisa. Istovremeno se provode popratna fizikalno-mehanička i mineraloško-petrografska ispitivanja s ciljem povezivanja nove i postojeće baze podataka. Puni ispitni program planiran je na 30 uzoraka. Osim ispitivanja tehnikom „translacije“ pornog tlaka (eng. axial translation), istraživanja se proširuju i unaprjeđuju kroz nove međunarodne suradnje i metode ispitivanja. Uz testiranje i kalibriranje, dobiveni rezultati omogućavaju korištenje postojećeg numeričkog modela (Plaxis) a razvija se i novi 2D numerički model temeljen na diskretnom pristupu koji može obuhvatiti mehanizam loma u geomaterijalima u nezasićenim uvjetima protoka.

Nataša Štambuk Cvitanović (rođ. 1967.) djeluje i radi u Splitu. Po završetku studija građevinarstva (1991.) postaje znanstveni novak na Građevinskom fakultetu (magistarski rad 1996.). Od 1998. do 2013. godine radi u Institutu IGH u Splitu na istražnim radovima, elaboratima i projektima kao specijalist, projektant-geotehničar, ekspert, ovlašteni inženjer i voditelj laboratorija. Doktorsku disertaciju „Istraživanje utjecaja nepravilnosti oblika intaktnih uzoraka na mehanička svojstva vapnenačke stijene“ obranila je 2012. godine na Fakultetu građevinarstva, arhitekture i geodezije u Splitu, gdje danas radi i bavi se istraživanjima iz područja geotehnike. Kao autor ili koautor objavila je 40-ak znanstvenih radova, jedan udžbenik i jednu patentnu prijavu (SAD).