Intro. Oplæg: Skrotning af vingeforsøg? Korrektion af vingeforsøg i dyndet ler Bare fortæl, hvad du normalt plejer at gøre!

Intro Oplæg: Skrotning af vingeforsøg? Korrektion af vingeforsøg i dyndet ler Bare fortæl, hvad du normalt plejer at gøre! Min påstand: Danske geoteknikere bruger vingeforsøg og har stor tillid til vingeforsøget - alt for stor tillid!

Udbredt brug af vingeforsøg Vingeforsøget er udviklet i sidste halvdel af 1940 erne og anvendes stadig (i uændret form). Måling af vingestyrken c fv. DS/EN 1997: Udledning af udrænet forskydningsstyrke c u = µ c fv

Dansk praksis for vingeforsøg, jf. DS 415 (1984) Udledning af udrænet forskydningsstyrke c u i ler og silt ud fra vingeforsøg c fv : c u = µ c fv hvor faktoren µ afhænger af den specifikke jord: - Normalt : µ 1,0 - Sprækket ler : µ ca. 1/3 (µ 1,0 i tvungne brudflader) - Dyndet ler : µ = 1,2/(1+0,01 I P ) 1,0 Ændring fra DS 415 (1977): µ = 1,2/(1+0,01 I P ) 1,0 (I P < 100 %) µ 0,6 (I P > 100 %)

Bjerrum s bestemmelse af µ NGI-Publikation nr. 95 af Laurits Bjerrum (1973) Tilbageregning på brud i 14 dæmninger på blødt ler Svarer nogenlunde til: μ 1,2/(1+0,01 I P )

Udledning af c u Ved udledning af c u skal der tages højde for: Forsøgshastigheden Anisotropi i jorden Progressiv udvikling af brud

Forsøgshastigheden er hurtigere end naturligt brud DGF referenceblad: Drejningen af håndtaget foretages støt og vedvarende, så langsomt som muligt, med maksimal omdrejningshastighed på én omdrejning pr. minut, dvs. brud sker typisk inden for ca. 10 sekunder. Udrænede brud i naturen er vurderet at ske ca. 1000 gange langsommere, dvs. over nogle få timer. Plasticitetsindeks I P (%)

Anisotropi i jorden Den udrænede forskydningsstyrke anses normalt at afhænge af den effektive, lodrette spænding i jorden og evt. forbelastning, hvilket normalt kan beskrives vha.: c u = a σ v OCR b (= f.eks. 0,25 σ v OCR 0,8 ) hvor a og b afhænger af den aktuelle jord (OCR = OverConsolidation Ratio). For normaltkonsolideret jord vil variationen af spænding (og c u ) ved rotation om en vandret akse variere. Middelspændingen i jorden vil derfor være mindre end overlejringsspændingen σ v.

Progressivt brud I praksis vil der optræde progressivt brud, hvor der ikke optræder brud ved peak-værdien på samme tidspunkt i hele brudlinjen. En efterregning baseret på vingeforsøgets peak-værdier (i alle punkter) vil derfor give en lavere µ. Et design baseret på vingeforsøg kan derimod være på den sikre side (afh. af valgt µ).

Vingeforsøgets andre fejlkilder Fejlkilder i jorden (risiko for fejltolkning): Lagdeling og inhomogeniteter (grus, skaller, tørvefibre, osv.) Sprækker og tidligere brudflader Fejlkilder ved forsøgsmetoden: Forstyrrelser i jorden pga. nedpresning/-hamring af vingen Tiden fra nedpresning/-hamring til drejning af vingen Punktvise målinger Fejlkilder pga. forsøgets udførelse: Vingens tilstand (deformiteter), stangfriktion, friktion i ophæng, fejl på måleur/-vægt Generel måleusikkerhed (DGF referenceblad: <10 %)

Organiskholdig kohæsionsjord (DGF-Bulletin 1) TØRV TØRVEDYND GYTJE (/DYND) w nat > 50 % LER/SILT, stærkt organiskholdigt w nat > 40 % gl r = 2 4* % LER/SILT, organiskholdigt gl r = 1 2* % LER/SILT, svagt organiskholdigt gl r < 1 2* % * = korrektion for lermineraler (minus 1-2 %) (specielle jordarter: brunkul, kalkgytje, o.l.?)

Plasticitet i organiskholdig jord (eksempler fra egen database) Jordart Plasticitetsgrænse w P (%) Flydegrænse w L (%) Plasticitetsindeks I P (%) μ(-) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Tørvedynd Tørv (stærkt omdannet) 120-560 220-1170 100 610 (?) Gytje 25 205 75-590 50 385 Ler, organiskholdig 16 21 30-50 14 30 Bjerrum Ekstrapolation? DS 415:1977 DS 415:1984 (tilsigtet?) 0 100 200 300 400 500 600 Plasticitetsindeks I P (%) ~0,6 ~0,2

Vurdering af µ ud fra w L (DS/EN 1997-2) For normaltkonsolideret ler, jf. bl.a. SGI Information 3 (2007): µ = (43/w L ) 0,45 (0,5 µ 1,2) <0,5 hvor w L = flydegrænsen (%). Kendes evt. forkonsolidering ikke, så brug (w L indsættes her som i rent tal):

Vurdering af µ ud fra c fv /σ v og I P (DS/EN 1997-2) ~0,6 ~0,35

Hvad med de underkonsoliderede jorde? Det naturlige vandindhold i gytje (og tørvedynd) er somme tider større end flydegrænsen (w > w L ), dvs. jorden har principielt en flydende konsistens. Normaltkonsolideret eller underkonsolideret? Kan man så tale om en udrænet styrke? (eller en viskositet?) Eller er plasticitetsforsøg ikke beskrivende nok for rent organiske aflejringer?

Andre metoder til bestemmelse af c u Brudmålinger in situ: CPT Pladebelastning Andre? Brudmålinger i laboratoriet: Simple trykforsøg Triaksialforsøg (compression/extension) Direct simple shear Andre?

Forskellige metoder giver forskellige styrker Tendens: Mindre forskelle ved høj flydegrænse Passivt brud Forskydningsbrud Aktivt brud

Sammenhæng mellem c u og σ v (σ pc ) Tendens: Mindre forskelle ved høj plasticitet Et tolket vingeforsøg giver værdier, der er tæt på DSS-/middelværdien af metoderne.

CPT-tryksondering Normal tolkning af CPT er: c u = (q c σ v ) / N k Ved sammenligning med vingeforsøg: c fv = (q c σ v ) / N kt N kt = N k µ F.eks. i organiskholdig ler og gytje: N k 15-20 For µ = 0,6 N kt = 9 12 10 CPT-nedpresning sker med 20 mm/s, dvs. brud sker hurtigere end ved vingeforsøg. N k -faktor indeholder formentlig korrektion for øget forsøgshastighed (10 > π+2?).

Vingeforsøg i tørv Vingeforsøg er principielt uegnet til måling af c u i tørv pga. fibre og store deformationer. More tearing than shearing.

Udledning af c u fra vingeforsøg i tørv Faktoren c fv /c u (=1/µ) stiger ved øget indhold af fibre, dvs. µ falder (µ 0,25?)!

c u i tørv som f(w)? Forsøg på at vurdere c u ud fra vandindholdet

c u i tørv som f(w)? Er c u = f(w) måske bedre end vingeforsøg?

Hvornår bruger vi egentlig c u i organisk jord? Direkte fundering: Permanente konstruktioner: Deformationer ofte mest kritisk. Interimskonstruktioner: Hjultryk/belægninger, kraner, o.l. Kritisk? Pælefundering (overflademodstand): R s;ber = m r c u A s, hvor der skal anvendes en øvreværdi r = 1,0. Øvreværdi af c u = µ c fv, hvis konservativ høj værdi af µ Næppe kritisk? Opfyldninger/udgravninger og jordtryk: Drænede styrkeparametre er ofte mest kritisk. Udrænet brud i meget bløde jordarter Kritisk?

Dansk dimensioneringspraksis Der er især i Danmark - en lang tradition for at anvende vingeforsøget til dimensionering af geotekniske konstruktioner: - Beregningsmetode for bl.a. pælefundering (bl.a. regenerationsfaktoren r = 0,4-1,0) er således kalibreret/verificeret vha. prøvebelastninger og vingeforsøg. - Partialkoefficienter er bl.a. baseret på vingeforsøg. Hvis vi anvender noget andet end vingeforsøg, kan det rykke ved de andre parametre, som vi normalt tager for givet.

Hånden på hjertet hvad gør I, når I udfører vingeforsøg i organiskholdig jord? (og fede lere?) Har I stadig tillid til vingeforsøget?

Spørgsmål og diskussion Let s make Field Vane Tests great again! No. 1! (or 2?) (maybe 3?) (at least 4!)