TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper Ødometerforsøk

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

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

TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning

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

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

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

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

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

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

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?)

TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - innledning

TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - Ødometerforsøk Prinsipp for setningsberegninger

TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Prinsipp for setningsbestemmelser Prøver

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

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

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

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

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

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

TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - definisjon av stivhetsmodul

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 = 25-200

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

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

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 = 100-1000

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

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

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

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

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

TBA 4110 Geoteknikk, materialegenskaper Deformasjonsegenskaper - Ødometerforsøk Krypdeformasjoner

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