Deformationer ved aflastning og genbelastning

Transkript

1 Deformationer ved aflastning og genbelastning og de tilknyttede termer Anette Krogsbøll

2 Oversigt Introduktion Konkrete observationer Konsolideringsforsøg på Lillebælt ler (DTU) K 0 -forsøg fra Fehmern Bælt projekt Tolkning af konsolideringsforsøg Årsag og virkning Afrunding Termer Fænomener 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

3 Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa v [kpa] e 3 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

4 Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa 900 kpa 170 kpa v [kpa] e 4 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

5 Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa 900 kpa 170 kpa 900 kpa 85 kpa v [kpa] e 5 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

6 Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa 900 kpa 170 kpa 900 kpa 85 kpa 4800 kpa 25 kpa v [kpa] e Cc = DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

7 Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa 900 kpa 170 kpa 900 kpa 85 kpa 4800 kpa 25 kpa 4800 kpa 170 kpa v [kpa] e Cc = DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

8 Oedometer modul Sekantmodul Lave værdier af E oed Lave værdier af pc (Janbu) E oed [kpa] NC v [kpa] DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

9 Sekundært tøjningsindex, s Bestemt efter lange tidskurver(t>2) Meget høje værdier i svelning s [%/logt] v [kpa] DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

10 Lillebælt Clay oedometer test Glemmer tidligere belastning Sekundært tøjningsindex ( s ) meget høje ved svelning Destrukturering? Debonding? v [kpa] (Burland 1990) e Cc = DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

11 Simplified geological profile Fehmarn Belt 11 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

12 Samples and formations Lillebælt Clay (test at DTU) Lillebælt Clay (1) Fehmarn Belt samples (results from GIR, 2011) Røsnæs Clay (14) Intact formation Folded formation Holmehus Clay (1) Lillebælt Clay (2) Ølst Clay(1) Samples for tests and data provided by Fehmern A/S 12 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

13 Fehmarn Belt - Test principles Oedometer tests with K 0 measurements Ratio between radial stress and axial stress (end of primary consolidation) Overconsolidation ratio OCR lab is defined,, and achieved by Unloading from estimated preconsolidation stress level Unloading from higher stress level (referred to as destructured ) Unloading from low stress with swelling 13 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

14 K 0 -test Intact Clay 10 RC = Røsnæs Clay K 0 a,max =1904 kpa 1 RC Intact 0.1 OCR lab DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

15 K 0 -test Røsnæs Clay a,max =1904 kpa Lillebælt CLay a,max =7-800 kpa 10 K 0 Holmehus a,max =2000 kpa Ølst a,max =1400 kpa 1 RC Intact Lillebælt Ølst Holmehus 0.1 OCR lab DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

16 K 0 versus OCR lab for Intact Clay Formation K 0,nc N Røsnæs Intact Lillebælt Holmehus Ølst ,, 16 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

17 K 0 -test Røsnæs Clay 10 K 0 1 RC Intact RC Folded Trend - RC Folded 0.1 OCR lab DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

18 K 0 -test Røsnæs Clay 10 K 0 1 RC Intact RC Folded RC Folded Destr. RC Swelling Trend - RC Folded 0.1 OCR lab DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

19 Summary of K 0 versus OCR Formation K 0,nc N Røsnæs Folded Røsnæs Folded, Destr Røsnæs Folded, Swell Røsnæs Intact Lillebælt Holmehus Ølst K K OCR OCR , oc 0, nc 0.57 lab 19 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

20 Spændingsveje Målt: Aksial spænding a Radial spænding r Beregnet: Middelspænding p Deviatorspædning q p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r 20 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

21 K 0 -test Røsnæs Clay a,max =1904 kpa 1000 q [kpa] p' [kpa] p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r RC Intact 21 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

22 K 0 -test Røsnæs Clay a,max =1904 kpa 1000 q [kpa] = 19.6 p' [kpa] RC Intact K0 = p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r c=0 kpa c=14 kpa 22 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

23 K 0 -test Røsnæs Clay a,max =1904 kpa 1000 q [kpa] Lillebælt CLay a,max =7-800 kpa 500 Holmehus a,max =2000 kpa Ølst a,max =1400 kpa = 19.6 p' [kpa] p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r Lillebælt Ølst K0 = c=14 kpa RC Intact Holmehus c=0 kpa 23 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

24 K 0 -test Prøve belastet til a,max = 4000 kpa q [kpa] Følger MC brudbetingelsen 0 For OCR lab > = 19.6 p' [kpa] p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r Lillebælt RC Intact Ølst Holmehus K0 = c=0 kpa c=14 kpa RC Destruct 24 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

25 Tolkning af konsolideringsforsøg - Lillebælt Formation K 0,nc N Røsnæs Folded Røsnæs Folded, Destr Røsnæs Folded, Swell Røsnæs Intact Lillebælt Holmehus Ølst DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

26 Lillebælt Clay oedometer From Lillebælt-FB (intact) K0, nc q [kpa] From Lillebælt-FB (intact), : K0, oc 0.58 OCR 0.60 lab From Røsnæs-folded & desctructurized new K0, oc 0.58 OCR 0.41 lab = LC#1 (0.41) LC#1 (0.60) Lillebælt-FB RC Folded desctr p' [kpa] 26 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

27 Mulige spændingstilstande brud? Høje værdier af OCR lab : 500 q [kpa] Udvidelse (swell) ved lave spændinger ingen andre udveje Sekundært tøjningsindex over 0,5% 0 Afgrænset af MC-brudbetingelse - Giver max K 0 (for c =0) - Giver volumen- og forskydningstøjninger -500 = 19.6 p' [kpa] LC#1 (0.41) LC#1 (0.60) Lillebælt-FB MC-criterion RC Folded desctr c=14 kpa 27 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

28 K 0 -test Røsnæs Clay 10 K 0 MC-criterion = 19.6 c =0 kpa K 0,max =2.01 (passivt brud) RC Intact RC Folded RC Folded Destr. RC Swelling Shear failure Trend - RC Folded OCR lab DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet

29 Afrunding Termer Forkonsolideringsspænding, pc Overkonsolideringsgrad, OCR Hviletrykskoefficienten, K 0 Brud eller bare grænsen for mulige spændinger Fænomener Svelning Passivt brud Forskydningstøjninger og volumentøjninger hukommelse 29 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet