TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - ødometerforsøk

Presentasjon om: "TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - ødometerforsøk"— Utskrift av presentasjonen:

1 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper Ødometerforsøk

2 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - ødometerforsøk
Innhold Innledning Prinsipp for setningsberegninger spenningsendringer jordarters stivhet setningers størrelse og tidsforløp - konsolideringsteori spesielle deformasjonsfenomener, prekonsolidering Bestemmelse av jordarters deformasjonsegenskaper utstyr for utførelse av trinnvise ødometerforsøk systematisering av jordarters stivhet og setningsmodeller Krypdeformasjoner Eksempler og forelesningsøvinger

3 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - læringsmål
Forstå årsaker til og mekanismer ved deformasjon av jord Kjenne utstyr og forsøksprosedyrer for bestemmelse av deformasjons- og konsolideringsparametre Kjenne systematisering av deformasjonsforløp i ulike jordarter Kunne kritisk vurdere forsøksresultater og forhold som påvirker kvalitet av resultatene

4 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning

5 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning
Endelig høyde? Nødvendig overhøyde? Tidsforløp? Problemer med inhomogen undergrunn? Problemer ved overgang til andre konstruksjoner? Morene

6 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning
Totale setninger? Differansesetninger? Påvirkning på nabobygg? Tidsforløp for setningene? Tiltak for reduksjon av setninger?

7 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning
Nødvendig konsolideringstid for tilleggslast? Varighet av operasjonsfase? Tolererbare setninger?

8 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning
Ujevnt setningsforløp for konstruksjon? Trinnvis konsolidering ved utlegging?

9 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Setningsanalyser - data fra eksperimentelle undersøkelser
Dybde til fjell eller ikke-setningsgivende lag Identifisering av laggrenser og jordartstyper Identifisering av drenerende lag In situ poretrykkstilstand Deformasjons- og konsolideringsparametre i kritiske lag

10 Hvorfor setter det skjeve tårn i Pisa seg?
TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning Hvorfor setter det skjeve tårn i Pisa seg?

11 Hvordan kan differensesetningene reduseres og tårnet reddes?
TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning Hvordan kan differensesetningene reduseres og tårnet reddes? (….uten at turistsjefen i Pisa blir misfornøyd?)

12 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning

13 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - Ødometerforsøk Prinsipp for setningsberegninger

14 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Prinsipp for setningsbestemmelser
Prøver

15 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Utvikling av setninger - jordens respons
Tilleggs- spenning Initial- spenning Poretrykk Primær Sekundær

16 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - Ødometerforsøk Bestemmelse av jordarters deformasjonsegenskaper

17 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Hooke’s lov - endimensjonal spenningstilstand
e1 = - s1’/E n = e3/ e1

18 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Hooke’s lov - tredimensjonal (romlig) spenningstilstand
e1 = (1-2nK’)s1’/E n = e3/ e1

19 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innflytelse av spenningsforhold
M = s’/e =E/(1-2nK’)

20 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innflytelse av spenningsforhold
Enaksielt trykkforsøk Ingen sidestøtte Ødometerforsøk Ring

21 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - definisjon av stivhetsmodul

22 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - Ødometerforsøk Setningers tidsforløp - konsolideringsteori

23 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Setningers tidsforløp - konsolideringsteori
1. Kontinuitetsbetingelsen 3. Moduldefinisjonen v/z = e/t M = ds’/de 2. Strømhastighet 4. Effektivspenningsprinsippet v = ki - kio s’ = s - u k = permeabilitet Differensialligning for konsolidering: i = gradient e*/t = cv 2e*/z2 = e*/T = 2e*/z2 e* = resttøyning

24 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Setningers tidsforløp - konsolideringsteori
ødo T = primær tidsfaktor = cvt/H2, Up = primær konsolideringsgrad = d/dp

25 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - ødometerforsøk Utstyr for utførelse av trinnvise ødometerforsøk

26 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Ødometerforsøk - utstyr og forsøksprosedyrer
Forsøksprinsipper Uforstyrret prøve av leire/silt Ødometer prøve: høyde 20 mm, areal 20 cm2 Prøven er bygget inn i en stiv stålring som forhindrer lateral deformasjon (e3 = 0) Trinnvis økende last mellom hvert lasttrinn: belastning med lodd dobling av lasten mellom hvert lasttrinn Registrering av aksial last P, aksial deformasjon d og (opsjonelt) poretrykk ub Presentasjon av data i plott for tolkning av deformasjons parametre: t - d, s’ - e, s’ - M s’ - cv, s’ - rs Geonor trinnvis ødometer rigg Based on classification from field and laboratory test, a general classification of the Halsen silt deposit is given as shown in the figure. The deposit is dominated by silt from about 4 meters depth, but with frequent layers and bonds of contrasting clay and sand. As indicated on the photo of a sliced sample, the soil texture may be rather complex, and variations in this pattern will obviously influence the soil behaviour in small scale laboratory and field tests. This phenomenon should be kept in mind when discussing the results from various field and laboratory test methods obtained in this study.

27 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Utstyr og forsøksprosedyrer - prinsipp for ødometerforsøk

28 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Utstyr og forsøksprosedyrer - tøyningstilstand i ødometerforsøk Stålring med klemanordning forhindrer lateral deformasjon Tilsvarer idealisert spennings-tøyningstilstand under fundamentet

29 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Utstyr og forsøksprosedyrer - dreneringstilstand
Situasjon ved envegs drenasje Sokkel for tovegs drenasje: - drenasjespor - porøst, heldekkende toppfilter - porøst, heldekkende bunnfilter Situasjon ved tovegs drenasje

30 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Utstyr og forsøksprosedyrer - ødometerceller
Sokkel m/poretrykksmåler Ødometerskål Toppstykke Klemring Sokkel for tovegs drenasje Sokkel for envegs drenasje

31 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - Ødometerforsøk Systematisering av jordarters stivhet og setningsmodeller

32 Tøyning e = d/Ho Relativdeformasjon i ødometerforsøket
TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - tøyningsutvikling svo’ sc’ Tøyning e = d/Ho Relativdeformasjon i ødometerforsøket

33 M = ds’/de M = msa’(s’/sa’)1-a
TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsmodul - teoretisk grunnlag Modul mellom hvert lasttrinn: M = ds’/de Generalisert matematisk uttrykk som grunnlag for regnemodeller M = msa’(s’/sa’)1-a m = modultall sa’ = referansespenning = 1 atm a = kurvetilpasningsparameter

34 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsmodul - prinsippiell oppførsel
sc’ svo’

35 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsmodul - kurvetilpasningsparameter a
EE, a = 1.0: s’ < sc’ leire, berg PL a = 0: s’ > sc’ leire, fin silt EP 0 < a < 1.0: sand, grov silt, grus ES a < 0: s’ > sc’ kvikkleire Tilpasning til jordart

36 EE, a = 1.0: s’ < sc’ leire, berg
TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsmodul - systematisering EE, a = 1.0: s’ < sc’ leire, berg e = [(s’/sa)a - (so’/sa)a]/ma M = msa’(s’/sa’)1-a e = (s’- so’)/msa = Ds’/msa M = msa, m =

37 PL a = 0: s’ > sc’ leire, fin silt
TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - systematisering PL a = 0: s’ > sc’ leire, fin silt e = [(s’/sa)a - (so’/sa)a]/ma M = msa’(s’/sa’)1-a e = ln[(s’ - sr’)/(so’- sr’)]/m M = m(s’- sr’), m = 5-25

38 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsmodul - variasjon av modultall m
m = f (porøsitet n %) m = f (vanninnhold w %)

39 EP 0 < a < 1.0: sand, grov silt, grus, a = 0.5
TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - systematisering EP 0 < a < 1.0: sand, grov silt, grus, a = 0.5 e = [(s’/sa)a - (so’/sa)a]/ma M = msa’(s’/sa’)1-a e = 2 [(s’/sa) - (so’/sa)]/m M = m(s’sa’), m =

40 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsmodul - variasjon av modultall m (sand)
m = f (relativ porøsitet Pr %)

41 Prekonsolideringsspenning sc’
TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - eksempel på tolkning Prekonsolideringsspenning sc’ m Moc Based on classification from field and laboratory test, a general classification of the Halsen silt deposit is given as shown in the figure. The deposit is dominated by silt from about 4 meters depth, but with frequent layers and bonds of contrasting clay and sand. As indicated on the photo of a sliced sample, the soil texture may be rather complex, and variations in this pattern will obviously influence the soil behaviour in small scale laboratory and field tests. This phenomenon should be kept in mind when discussing the results from various field and laboratory test methods obtained in this study. cvoc Resultater fra silt

42 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - konsolideringskoeffisient
cv = TH2/t T = tidsfaktor Tp =tidsfaktor ved 100 % konsolidering = 1.17 t = påløpt tid H = drensvegens lengde Estimat av konsolideringstid: tp = TH2/cv cvoc cvnc Kontinuerlig forsøk

43 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innflytelse av forsøksvariable
Mulige variable Trinntidens lengde Antall lasttrinn Drenasjeforhold På- og avlastningssløyfer

44 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innflytelse av forsøksvariable
Lastprosedyre med på- og avlastningssløyfer Første lasttrinn ved svo’/4 Avlastning ved antatt sc’ ned til svo’ Ny pålastning til max 9 sc’ Veksling mellom doble og like lasttrinn

45 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - Ødometerforsøk Krypdeformasjoner

46 TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - krypdeformasjoner
Bestemmelse av krypparametre: Tidsmotstand R: R = dt/de Tidsmotstandstall rs (t > tp): R = rs(t - tp) Kryptøyning es: es = ln(t-tr)/(tp-tr)/rs