Dagens emner v. Nik Okkels

Transkript

1 Dagens emner v. Nik Okkels 1. Fastsættelse af Søvindmergelens geologiske forbelastning på Aarhus Havn 2. En model for svelletryk og hviletryk

2 Typisk arbejdskurve for stærkt forkonsolideret Søvindmergel

3 Arbejdskurve med potentielle hjælpelinjer

4 Arbejdskurve med potentielle hjælpelinjer og flydepunkter

5 Typisk Stivhedskurve

6 Tolkning af stivhedskurve NC linje

7 Normal stivhedskurve for overkonsolideret ler

8 Forkonsolidering fra Akai s model

9 Resultat af tolkning

10 Typiske stivhedskurver for Søvindmergel A & B er udtaget dybere end 30 m under havbundsniveau C & D Er udtaget mindre end 30 m under havbundsniveau

11 Søvindmergel på Aarhus Havn

12 Søvindmergel på Aarhus Havn

13 Typiske stivhedskurver for Søvindmergel A & B er udtaget dybere end 30 m under havbundsniveau C & D Er udtaget mindre end 30 m under havbundsniveau

14 Konklusion Konsolideringsforsøg, der skal anvendes til at fastlægge den geologiske forbelastning, skal mindst køres op over 8-10 Mpa Arbejdskurven skal gerne op på en dekadehældning Q NC > 20% Krybningen s skal gerne op over 0,5% på de sidste lasttrin Søvindmergel opnår i modsætning til mindre fede lerarter ikke en konstant konsolideringsmodul under den geologiske forbelastningsspænding. Dette skyldes formentlig det voldsomme svel, der skete i Søvindmergelen efter aflastning til nuværende spændingsniveau Stivhedsudviklingen i spændingsområdet umiddelbart over in situ spændingen kan bedst beskrives vha. Q OC - som er væsentlig mindre end Q NC Den geologiske forbelastningsspænding kan fastlægges ud fra Stivhedskurven og Krybningskurven (Akai) Den geologiske aflastning resulterer i tab af forbelastning i de øvre lag pga. passivt brud i leret Herudover er der andre årsager til tab af forbelastning, som endnu ikke er klart identificeret. Med de kunne være forårsaget af de ødelæggelser, der uvilkårligt sker i større eller mindre grad under prøveudtagelse og/eller tildannelse Tabet af forbelastning aftager med dybden

15 Emne 2 En model for sammenhængen mellem det svelletryk, der måles i konsolideringsapparatet, og hviletrykket in situ Formål - En simpel måde at måle hviletrykket in situ - Under særlige omstændigheder kan den geologiske forbelastningsspænding og OCR efterfølgende estimeres ud fra hviletrykket

16 Prøvens spændinger og tøjninger gennem 3 tilstande In situ Lab. bord Kons. app

17 Modellens forudsætninger Leret er lineært elastisk og homogent Leret er vandmættet Der kan helt ses bort fra prøveforstyrrelse fra borearbejde, prøveudtagning og prøvetilpasning mm. Prøven er færdigkonsolideret for sin nuværende (in situ) spændingstilstand

18 Konstitutive ligninger z x y hvor:

19 In situ

20 Tilstand 0 = in situ,0,0 2,0 0,0,0 2,0 0,0,0 2,0 0 Middelspændingen:,0 2,0 0 Hviletrykskoefficienten dvs. forholdet mellem den lodrette spænding og de vandrette er foreløbig ukendt: 0,0?

21 Overgangsbetingelser fra in situ til laboratoriebord Voluminet er konstant dvs.: men sandsynligvis er: På laboratoriebordet er: ,1,1,

22 Tilstand 1 = Laboratoriebord Dermed ændrer de konstitutive ligninger udseende til: Middelspændingen: det betyder, at poretrykket:,1,0 2, ,1,0 2, ,1,0 2, ,1 2, ,1,0 Bemærk, at den effektive middelspænding er uændret i forhold til in situ tilstanden. Samtidig medfører porevandsundertrykket, at den effektive spænding i de 3 akseretninger er lige store: 1,1,1,1 og det betyder, at forholdet mellem den lodrette effektive spænding og de vandrette effektive spændinger, hviletrykket, er : K0,1 =

23 Overgangsbetingelser fra lab.-bord til kons.-apparat Under svelletryksmålingen er: u 2 =

24 Tilstand 2 = Konsolideringsapparat under svelletryksmåling Dermed ændrer de konstitutive ligninger udseende til:,2,0 2,0 0 1,2,1,2,0 2,0 0 1,2,1,2,0 2,0 0 1,2,1 Bemærk, at de effektive spændinger er uændrede i forhold til tilstand 1. Middelspændingen:,2 2,0,2,1,0 1 For de totale spændinger i akseretningerne gælder, at de er ens og desuden lig med minus poreundertrykket i tilstand 1:,2,1 1,2,1 1,2,1 1,2 De effektive spændinger er med andre ord helt identiske med spændingerne i tilstand 1. Vi kan derfor konkludere, at hviletrykket i situationen, hvor svelletrykket måles er: 0,2 0,1 1,

25 Måling af horisontale og vertikale svelletryk Vertikalt svelletryk (kpa) Målinger K0 = 1, Horisontalt svelletryk (kpa)

26 Beregning af hviletryk in situ,0 1 3, ,0,2 1 3, ,2 Resultat: 0, ,0 OBS Vær opmærksom på, at hviletrykket kan være reduceret som følge af passivt brud, hvis man efterfølgende estimerer forbelastningsspænding og OCR herudfra

27 Geocomp-apparat Fuldautomatisk Belastningshistorie kan forprogrammeres men også ændres undervejs Fjernstyring ved net-opkopling Særligt velegnet til måling af svelletryk

28 Eksempel på svelletryksmåling Svelletryk v,

29 Slut Tak for opmærksomheden!