Helle Foged Christensen Project director, Geo. Side 2

Transkript

1

2 Helle Foged Christensen Project director, Geo Side 2

3 Side 3 Kalk og kridt geotekniske parametre Inddeling i lag geologiske beskrivelsesmetoder - vælg den rigtige til formålet Udtagning af prøver intakte og sprækkede Styrkeprofil fra pointload og UCS forsøg Stivhedsparametre hvordan bestiller man det rigtige forsøg? Forbelastning af kalk Opskalering? - Fullcore (fuldkerne) triaxial forsøg Akustiske målinger i kalk Emass, eksempel vsp-logging Opsummering

4 Side 4 Hvordan er det lige med kalk og kridt? Definition: Kalk (eller kalksten) = alle bjergarter domineret af mineralet Calcit (CaCO3) Engelsk: Limestone Kridt = finkornet, afsmittende og blød og fra sen-kridt perioden Engelsk: Chalk

5 Side 5 Hvad vi modtager fra geologerne og hvad vi ønsker Very weak to weak, low to medium density, white CHALK, closed or clean, closely spaced (low to medium density, CIRIA A3/A4) m: very closely to closely spaced m: 2mm marl seams Kalk type A Kalk type B m: rich in burrows m: dark grey flint layer m: burrows m: 30mm marl seams Kalk type C

6 Side 6 Beskrivelsesmetoder fordele og ulemper Hærdningsgrads skala (H1 til H5) CIRIA hårdhed, sprækkemønstre og sprækkeafstand GSI Geological strength index Mfl. Metode Fordele Ulemper H1-H5 Simpel, kan plottes Overflademåling, ej sprækker Korrelation til styrke/stivhed CIRIA GSI Til tunnel design Sprækker medtaget Simpel, kan plottes Sprækker medtaget Ikke velegnet til plot Ikke klar korrelation til styrke/stivhed Duer ikke til bløde kalktyper H1-H2 Korrelation til styrke/stivhed

7 Side 7 Pragmatisk inddeling af kalk/kridt, eksempler H1 = kan opfattes som silt, testes som jord (CAU) CIRIA Dm kalk ( grus og tandpasta kalk ) = domineret af grus korn, kan opfattes som grus H2 og derover = fjeld, testes med fjeldforsøg

8 Side 8 Udtagning af prøver H1/Dm Rene H1 prøver (uden grus) er sjældne og opfører sig som silt CIRIA = grade Dm tandpasta og grus Kalkslam langs prøven (virker pænere på kernefoto end de er) Kan ofte IKKE tildannes til mindre diameter (udboring)

9 Side 9 Udtagning af prøver H2-H5 Forsøgsprogram nok materiale? Prøvelængde? udkerning til mindre diameter Mix af hårdheder

10 Side 10 Eksempel parametre som beskriver et kalk profil Trykstyrke (simpel enakset) Stivhed (E-modul) Poisson s forhold Porøsitet/Hårdhed/rumvægt Samt: Trækstyrke Trykstyrke (som funkt. af spænding) Forskydningsstyrke Cykliske egenskaber

11 Side 11 Den simple måde - Brug af Point load til styrkeprofil Trykstyrke = Is(50) x N Hvor N findes fra UCS trykforsøg Point load kræver bare et håndstykke (repræsentativ!) >= H2, billigt indeks forsøg UCS forsøg (en-akset trykforsøg) kræver 10 cm intakt materiale svært at finde Brug 5-10 Point load målinger per trykforsøg HUSK! At bestille rumvægt til point load målingerne

12 Side 12 Resultat af Point load forsøg - eksempel Husk rumvægt!

13 Side 13 Resultat af UCS forsøg - eksempel Plot UCS og find N

14 Side 14 Styrkeprofil eksempel udfra PL og UCS Brug N til at lave styrkeprofil med PL per boring

15 Side 15 Stivhedsparametre hvordan bestilles de? 1. Trykstyrke ej stivhedsparametre 2. Trykstyrke og E-modul 3. Trykstyrke og E-modul Poisson s forhold (rumvægt, vandindhold, hårdhed inkluderet i alle tre forsøg)

16 Stivhed som funktion af rumvægt og hårdhed Side 16

17 Side 17 Forbelastning af kalk H1 som for jord Dm kalk som for grus H2 og højere styret af kornskelettet Styret af diagenese, opløsning, udfældning = ej nødvendigvis spændingshistorie Pore collapse = sammenbrud af kornskelet

18 Side 18 Forbelastning af kalk design af forsøg 0 0,1 0,2 Axial stress [MPa] Lukning af mikro sprækker = eliminer prøveforstyrrelse Valg af forbelastning?? In-situ spænding Isbelastning kpa Bør være > prøveforstyrrelse Strain [%] 0,3 0,4 0,5 0,6

19 Side 19 Opskalering???? H1-H5 uden sprækker

20 Side 20 Metoder til opskalering? 1. Sammensæt styrke og stivhed med rocklab programmet 2. Lab forsøg på sprækket materiale 3. Kombiner med feltmålinger (VSP, Facelog, SPT, CPT mm) eller kombiner 1, 2 og 3??

21 21 Fuldkerne forsøg 10 cm diameter, højde 20 cm Kræver kun endeskæring Kan håndtere stærkt opsprækkede prøver Boringsinducerede sprækker?

22 22 Friktionsvinkel og kohæsion? Kræver 2 ens prøver!

23 23 Friktionsvinkel og kohæsion? s' 1 - s' 3 (kpa) ,0 0,5 Eller: Multipelt brudforsøg Vertical strain e (%) 1,0 1,5 2,0 2,5

24 24 Eksempel: Akustiske målinger til opskalering via VSP logs Lab forsøg kan kombineres med vs og vp måling Parametre fra lab forsøg: Trykstyrke E-modul (mekanisk målt) Poisson s forhold Vp (trykbølge hastighed) Vs (skærebølgehastighed) E-modul (akustisk) Poisson s forhold (akustisk) G-modul (akustisk)

25 25 Design af UCS forsøg til opskalering : Husk: lydmålinger er small scale = små tøjninger Forbedring af korrelation mellem lyd og mekanik: Sammenlign med lokale (SG) målinger Sammenlign på genbelastningsgren

26 26 Forhold mellem mekanisk og akustisk målt stivhed Stivhedsprofil fra VSP log Emass

27 27 Konklusioner Geologiske beskrivelsesmetoder er ofte ikke specielt hjælpsomme geoteknisk set H1-H5 dækker spændet fra jord til fjeld brug pragmatisk opdeling Rumvægt (porøsitet) ofte en nøgleparameter Udfordrende at komme fra lab til in-situ styrker og stivheder Lydhastighedsmålinger giver muligheder for at bestemme Emass kombineret med VSP

28 Side 28

29 Side 29