Deformationer ved aflastning og genbelastning og de tilknyttede termer Anette Krogsbøll
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
Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa 1.3 1.2 10 100 1000 10000 v [kpa] 1.1 1.0 0.9 0.8 e 3 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa 900 kpa 170 kpa 1.3 1.2 1.1 10 100 1000 10000 v [kpa] 1.0 0.9 0.8 e 4 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa 900 kpa 170 kpa 900 kpa 85 kpa 1.3 1.2 1.1 10 100 1000 10000 v [kpa] 1.0 0.9 0.8 e 5 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Lillebælt Clay oedometer test Swelling pressure 250 kpa 900 kpa 340 kpa 900 kpa 170 kpa 900 kpa 85 kpa 4800 kpa 25 kpa 1.3 1.2 1.1 1.0 10 100 1000 10000 v [kpa] 1 0.9 0.8 e 2 3 4 Cc = 0.349 6 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
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 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 10 100 1000 10000 v [kpa] e 1 2 3 4 5 Cc = 0.349 7 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Oedometer modul Sekantmodul Lave værdier af E oed Lave værdier af pc (Janbu) 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 E oed [kpa] 1 2 3 4 5 NC v [kpa] 0 1000 2000 3000 4000 5000 8 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Sekundært tøjningsindex, s Bestemt efter lange tidskurver(t>2) Meget høje værdier i svelning 0.6 0.4 0.2 0.0-0.2-0.4-0.6-0.8-1.0-1.2 s [%/logt] v [kpa] 10 100 1000 10000 1 2 3 4 5 9 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Lillebælt Clay oedometer test Glemmer tidligere belastning Sekundært tøjningsindex ( s ) meget høje ved svelning Destrukturering? Debonding? 1.3 1.2 1.1 10 100 1000 10000 v [kpa] (Burland 1990) 1.0 0.9 0.8 e 1 2 3 4 5 Cc = 0.349 10 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Simplified geological profile Fehmarn Belt 11 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
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
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
K 0 -test Intact Clay 10 RC = Røsnæs Clay K 0 a,max =1904 kpa 1 RC Intact 0.1 OCR lab 1 10 100 14 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
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 1 10 100 15 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K 0 versus OCR lab for Intact Clay Formation K 0,nc N Røsnæs Intact 0.54 0.67 1 Lillebælt 0.58 0.60 2 Holmehus 0.51 0.77 1 Ølst 0.53 0.58 1,, 16 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K 0 -test Røsnæs Clay 10 K 0 1 RC Intact RC Folded Trend - RC Folded 0.1 OCR lab 1 10 100 17 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
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 1 10 100 18 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Summary of K 0 versus OCR Formation K 0,nc N Røsnæs Folded 0.57 0.58 10 Røsnæs Folded, Destr. 0.56 0.41 2 Røsnæs Folded, Swell. 0.96 0.59 1 Røsnæs Intact 0.54 0.67 1 Lillebælt 0.58 0.60 2 Holmehus 0.51 0.77 1 Ølst 0.53 0.58 1 K K OCR OCR 0.58 0, oc 0, nc 0.57 lab 19 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
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
K 0 -test Røsnæs Clay a,max =1904 kpa 1000 q [kpa] 500 0-500 p' [kpa] 0 500 1000 1500 p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r RC Intact 21 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K 0 -test Røsnæs Clay a,max =1904 kpa 1000 q [kpa] 500 0-500 = 19.6 p' [kpa] 0 500 1000 1500 RC Intact K0 = 0.566 p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r c=0 kpa c=14 kpa 22 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
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 0-500 = 19.6 p' [kpa] 0 500 1000 1500 p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r Lillebælt Ølst K0 = 0.566 c=14 kpa RC Intact Holmehus c=0 kpa 23 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K 0 -test Prøve belastet til a,max = 4000 kpa 1000 500 q [kpa] Følger MC brudbetingelsen 0 For OCR lab >15-500 = 19.6 p' [kpa] 0 500 1000 1500 p 1 ' ' ' 3 ( a 2 r) ' ' q a r Lillebælt RC Intact Ølst Holmehus K0 = 0.566 c=0 kpa c=14 kpa RC Destruct 24 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Tolkning af konsolideringsforsøg - Lillebælt Formation K 0,nc N Røsnæs Folded 0.57 0.58 10 Røsnæs Folded, Destr. 0.56 0.41 2 Røsnæs Folded, Swell. 0.96 0.59 1 Røsnæs Intact 0.54 0.67 1 Lillebælt 0.58 0.60 2 Holmehus 0.51 0.77 1 Ølst 0.53 0.58 1 25 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Lillebælt Clay oedometer From Lillebælt-FB (intact) K0, nc 0.58 3000 2000 q [kpa] From Lillebælt-FB (intact), : K0, oc 0.58 OCR 0.60 lab 1000 0 From Røsnæs-folded & desctructurized new K0, oc 0.58 OCR 0.41 lab -1000 = 19.6 0 2000 4000 LC#1 (0.41) LC#1 (0.60) Lillebælt-FB RC Folded desctr p' [kpa] 26 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
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] 0 500 1000 LC#1 (0.41) LC#1 (0.60) Lillebælt-FB MC-criterion RC Folded desctr c=14 kpa 27 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K 0 -test Røsnæs Clay 10 K 0 MC-criterion = 19.6 c =0 kpa K 0,max =2.01 (passivt brud) 1 0.1 RC Intact RC Folded RC Folded Destr. RC Swelling Shear failure Trend - RC Folded OCR lab 1 10 100 28 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
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