Dagens emner v. Nik Okkels 1. Fastsættelse af Søvindmergelens geologiske forbelastning på Aarhus Havn 2. En model for svelletryk og hviletryk 25-11-2012 1
Typisk arbejdskurve for stærkt forkonsolideret Søvindmergel 25-11-2012 2
25-11-2012 3 Arbejdskurve med potentielle hjælpelinjer
Arbejdskurve med potentielle hjælpelinjer og flydepunkter 25-11-2012 4
25-11-2012 5 Typisk Stivhedskurve
Tolkning af stivhedskurve NC linje 25-11-2012 6
Normal stivhedskurve for overkonsolideret ler 25-11-2012 7
25-11-2012 8 Forkonsolidering fra Akai s model
25-11-2012 9 Resultat af tolkning
Typiske stivhedskurver for Søvindmergel A & B er udtaget dybere end 30 m under havbundsniveau C & D Er udtaget mindre end 30 m under havbundsniveau 25-11-2012 10
25-11-2012 11 Søvindmergel på Aarhus Havn
25-11-2012 12 Søvindmergel på Aarhus Havn
Typiske stivhedskurver for Søvindmergel A & B er udtaget dybere end 30 m under havbundsniveau C & D Er udtaget mindre end 30 m under havbundsniveau 25-11-2012 13
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. 25-11-2012 14
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 25-11-2012 15
Prøvens spændinger og tøjninger gennem 3 tilstande In situ Lab. bord Kons. app. 25-11-2012 16
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 25-11-2012 17
Konstitutive ligninger z x y hvor: 1 1 2 2 1 25-11-2012 18
25-11-2012 19 In situ
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? 25-11-2012 20
Overgangsbetingelser fra in situ til laboratoriebord Voluminet er konstant dvs.: men sandsynligvis er: På laboratoriebordet er: 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1,1,1,1 0 25-11-2012 21
Tilstand 1 = Laboratoriebord Dermed ændrer de konstitutive ligninger udseende til: Middelspændingen: det betyder, at poretrykket:,1,0 2,0 0 1 1 0,1,0 2,0 0 1 1 0,1,0 2,0 0 1 1 0,1 2,0 1 0 1,1,0 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 = 1.0 25-11-2012 22
Overgangsbetingelser fra lab.-bord til kons.-apparat 1 2 1 2 1 2 1 2 Under svelletryksmålingen er: u 2 = 0 25-11-2012 23
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 1,0 25-11-2012 24
Måling af horisontale og vertikale svelletryk 400 350 Vertikalt svelletryk (kpa) 300 250 200 150 100 Målinger K0 = 1,0 50 0 0 100 200 300 400 Horisontalt svelletryk (kpa) 25-11-2012 25
Beregning af hviletryk in situ,0 1 3,0 1 2 0,0,2 1 3,2 1 2 0,2 Resultat: 0,0 1 2 3 1,0 OBS Vær opmærksom på, at hviletrykket kan være reduceret som følge af passivt brud, hvis man efterfølgende estimerer forbelastningsspænding og OCR herudfra 25-11-2012 26
Geocomp-apparat Fuldautomatisk Belastningshistorie kan forprogrammeres men også ændres undervejs Fjernstyring ved net-opkopling Særligt velegnet til måling af svelletryk 25-11-2012 27
Eksempel på svelletryksmåling Svelletryk v,0 25-11-2012 28
Slut Tak for opmærksomheden! 25-11-2012 29