Revideret skønsformel for dekadehældning Et studie af laboratoriedata Jan Dannemand Andersen GEO
Konkret problem 11-1-213 2
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? 11-1-213 3
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? 11-1-213 4
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 11-1-213 5
Baggrund for DS 415 formel Internt GEO-memorandum af Knud Mortensen, dateret 1961-1-31. Baseret på ca. 15 konsolideringsforsøg udført af Geoteknisk Institut i perioden 195 1956. Formeludtryk (brøk) på baggrund af bl.a. antagelse om grænseværdi af Q for høje vandindhold. Kan vi ikke gøre det bedre nu? 11-1-213 6
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 71 43 2 1 267 56 31 I alt 56 15 44 3 28 4 13 14 15 7 1 1 39 7 8 14 4 3 6 1 4 1 13 5 6 6 3 3 2 11-1-213 7
Compression ratio Q (%) 7 6 w = 5-8%: Middelværdi w > 8 %: Middel-/øvreværdi 5 4 w < 5 %: Middel-/nedreværdi 3 2 1 Peat and peaty mud, Fw, Pg Gyttja, Fw/Ma, Pg Organic clay and silt, Fw/Ma, Pg DS 415 equation 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 8
Compression ratio Q (%) 7 6 5 4 3 2 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 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 9
7 6 5 Compression ratio Q ( %) 4 3 2 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 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 1
Compression ratio Q (%) 7 6 5 Logaritmisk regression: Q = 28,9 log(w/11,4) R 2 =,83 4 3 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 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 11
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 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 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 Clay and silt, Mw/Wd, Lg 1 Clay and silt, Mw, Gc 95 % quantile 5 % quantile 5 % quantile DS 415 equation 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 13
Compression ratio (%) Sammenligning med andre skønsformler 7 6 5 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) 4 3 2 1 1 1 1 Natural water content (%) 11-1-213 14
Compression ratio C CR (%) Konklusioner 7 6 5 4 3 2 1 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 15
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 =,86 3 2 1 1 1 1 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 11-1-213 16
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) 4 3 2 1 1 1 1 Liquid limit w L (%) 11-1-213 17
Coefficient of secondary compression C α (%) Krybningsdekadehældning C α (w) 1 9 Regressionslinje: 8 7 6 5 4 3 2 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 1 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 18
Coefficient of secondary compression C α (%) Krybningsdekadehældning C α (Q) 1 9 Regressionslinje: 8 C α =,9 Q 1,58 7 6 5 4 3 2 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 1 1 2 3 4 5 6 7 Compression ratio Q (%) 11-1-213 19
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 1,1 1 1 1 Natural water content w (%) 11-1-213 2
Density (kg/m 3 ) Sidegevinst ved datastudie 25 Density 2 Tendency line (density) Dry density 15 1 5 1 1 1 Natural water content (%) 11-1-213 21
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! 11-1-213 22