Revideret skønsformel for dekadehældning. Et studie af laboratoriedata. Jan Dannemand Andersen GEO

Transkript

1 Revideret skønsformel for dekadehældning Et studie af laboratoriedata Jan Dannemand Andersen GEO

2 Konkret problem

3 Skønsformler i DS 415:1977/1984 Dekadehældning: Q = 6 (w-25)/(w+4) Konsolideringsmodul: K = 4 c v /w Bundmodul: E m = 4 c v /w Friktionsvinkel: φ pl = 33 3/U + (15 4/U) I D (korr. for silt og kornform) Friktionsvinkel: φ pl = 1,1 φ tr Udrænet forskydningsstyrke: c u = c v (korr. i sprækket og organisk jord) Pælefundering: r =,4. N m =,6 eller,2. Spidsfaktor 9 eller 18 Permeabilitetskoefficient: k =,1 d 1 2 Max. sætninger: 3-4 mm. Max. hældninger: 1:3 Men hvor er dokumentationen for disse?

4 Hvornår anvendes skønsformlen for Q Til overslag/estimat for primære konsolideringssætninger Til erstatning for (dyrere) forsøg (i laboratorium eller felt) Hurtigere end forsøg Til validering af forsøg Men hvad siger skønsformlen egentligt? Middelværdi/median? Forsigtigt ansat nedreværdi/øvreværdi? Karakteristisk værdi (5 % svigtsandsynlighed?) Gyldighedsområde?

5 Konsolideringsteori Dekadehældning Q for primær konsolidering (compression ratio C CR ) Normalt er der tale om forkonsolidering i større eller mindre grad pga. krybninger/ ageing. Dekadehældning for sekundær konsolidering (coefficient of secondary consolidation C α ) Forkons.spænding

6 Baggrund for DS 415 formel Internt GEO-memorandum af Knud Mortensen, dateret Baseret på ca. 15 konsolideringsforsøg udført af Geoteknisk Institut i perioden Formeludtryk (brøk) på baggrund af bl.a. antagelse om grænseværdi af Q for høje vandindhold. Kan vi ikke gøre det bedre nu?

7 Udvalgte data fra GEOs arkiv Jordart Antal konsolideringsforsøg Postglaciale aflejringer: Ferskvandstørv/tørvedynd Ferskvandsgytje Ferskvandsler, org.hold. Ferskvandsler, ikke org.hold. Marint gytje Marint ler og silt, org.hold. Marint ler og silt, ikke org.hold. Senglaciale aflejringer: Marint ler og silt Smeltevandsler og -silt Nedskylsler og -silt Glaciale aflejringer: Smeltevandsler Moræneler Q C α w L I alt

8 Compression ratio Q (%) 7 6 w = 5-8%: Middelværdi w > 8 %: Middel-/øvreværdi 5 4 w < 5 %: Middel-/nedreværdi Peat and peaty mud, Fw, Pg Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg DS 415 equation Natural water content w (%)

9 Compression ratio Q (%) Peat and peaty mud, Fw, Pg Gyttja, Fw/Ma, Pg 1 Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg Clay and silt, inorganic, Ma, Pg Clay and silt, Ma, Lg Clay and silt, Mw/Wd, Lg DS 415 equation Natural water content w (%)

10 7 6 5 Compression ratio Q ( %) Peat and peaty mud, Fw, Pg Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg Clay and silt, inorganic, Ma, Pg 1 Clay and silt, Ma, Lg Clay and silt, Mw/Wd, Lg Clay and silt, Mw, Gc Clay till, Gl, Gc DS 415 equation Natural water content w (%)

11 Compression ratio Q (%) Logaritmisk regression: Q = 28,9 log(w/11,4) R 2 =, Peat and peaty mud, Fw, Pg Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg 1 Clay and silt, inorganic, Ma, Pg Clay and silt, Ma, Lg Clay and silt, Mw/Wd, Lg Clay and silt, Mw, Gc Natural water content w (%)

12 7 6 5 Compression ratio Q (%) 4 3 Peat and peaty mud, Fw, Pg 2 Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg Clay and silt, inorganic, Ma, Pg Clay and silt, Ma, Lg 1 Clay and silt, Mw/Wd, Lg Clay and silt, Mw, Gc 95 % quantile 5 % quantile 5 % quantile Natural water content w (%)

13 7 6 5 Compression ratio Q (%) 4 3 Peat and peaty mud, Fw, Pg 2 Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg Clay and silt, inorganic, Ma, Pg Clay and silt, Ma, Lg Clay and silt, Mw/Wd, Lg 1 Clay and silt, Mw, Gc 95 % quantile 5 % quantile 5 % quantile DS 415 equation Natural water content w (%)

14 Compression ratio (%) Sammenligning med andre skønsformler Marint ler, Sydøst Asien (Cox, 1968) Ler fra Grækenland og USA (Azzouz & Krizek, 197) Bangkok ler (?) Fransk ler (Vidalie, 1977) Fransk ler (Vidalie, 1977) Dansk org.hold. Jord (DS 415, 1977) Dansk jord (JDA middel, 212) Dansk jord (JDA øvre, 212) Natural water content (%)

15 Compression ratio C CR (%) Konklusioner Natural water content w (%)

16 Compression ratio Q (%) Q sammenstillet med flydegrænsen w L 7 Vandindhold w: 6 Q = 28,9 log(w/11,4) 5 R 2 =,83 Flydegrænse w L : Q = 28,1 log(w L /15,2) 4 R 2 =, Liquid limit w L (%) Peat and peaty mud, Fw, Pg Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay, Fw/Ma, Pg Clay, inorganic, Ma, Pg Clay, Ma/Mw, Lg Clay/clay till, Mw/Gl, Gc

17 Compression ratio Q (%) Sammenligning med andre skønsformler 7 Marint ler, Sydøst Asien (Cox, 1968) 6 5 Ler fra Grækenland og USA (Azzouz & Krizek, 197) Bangkok ler (?) Dansk jord (JDA regress., 212) Liquid limit w L (%)

18 Coefficient of secondary compression C α (%) Krybningsdekadehældning C α (w) 1 9 Regressionslinje: C α = 2,6 log(w/2) R 2 =,67 (relevant?) Peat and peaty mud, Fw, Pg Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg Clay and silt, inorganic, Ma, Pg Clay, Ma/Mw, Lg Clay/clay till, Mw/Gl, Gc Regression line 5 % quantile 95 % quantile Natural water content w (%)

19 Coefficient of secondary compression C α (%) Krybningsdekadehældning C α (Q) 1 9 Regressionslinje: 8 C α =,9 Q 1, Peat and peaty mud, Fw, Pg Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg Clay and silt, inorganic, Ma, Pg Clay, Ma/Mw, Lg Clay/clay till, Mw/Gl, Gc Regression line 5 % quantile 95 % quantile Compression ratio Q (%)

20 Coefficient of consolidation ck (1-8 m2/s) Konsolideringskoefficient c k 1 Peat and peaty mud Gyttja Organic clay and silt 1 Clay and silt, inorganic 1 1 1, Natural water content w (%)

21 Density (kg/m 3 ) Sidegevinst ved datastudie 25 Density 2 Tendency line (density) Dry density Natural water content (%)

22 Kan vi nu stoppe med at lave konsolideringsforsøg? Ét konsolideringsforsøg koster det samme som 1 vandindhold. Skøn af dekadehældning Q(w) er rimelig sikker (faktor 1,2 1,4) Skøn af krybning i specielt tørv og tørvedynd er usikker (faktor 1,5 2,) Skøn af konsolideringskoefficient er meget usikker (faktor,1-1) Forkonsolideringsspænding er ukendt (afgørende for sætningsvurdering) Nej, vi kan ej!