Download Report

MULTICONSULT
Totalleverandør av rådgivningstjenester
kompetent - kreativ - komplett
NGF – In situ seminar
Stjørdal 24.-25.05.2011
CPTU ved homogene grunnforhold
Praktisk eksempel fra Papirbredden II, Drammen
Rolf Sandven
MULTICONSULT TRONDHEIM
1
CPTU – tolkning av data
 Innhold
– Bakgrunn
• Eksempel på anvendelse ved homogene grunnforhold
– Kontroll av oppnådde måleresultater
• Nullpunktsavvik
• Helhetsinntrykk fra sonderingen
• Poretrykksrespons
• Vertikalitet
– Klassifisering og identifisering av jordarter
– Tolkning av mekaniske parametre – leire
• Udrenert skjærstyrke (su, sr) og sensitivitet (St)
• Spenningshistorie (OCR) og prekonsolideringsspenning (sc’)
• Friksjonsvinkel
• Deformasjonsmodul (M)
2
In situ seminar
Resultater fra feltundersøkelser – CPTU og vingeboring
Borprogram
Plassering av CPTU
Totalsondering
CPTU
Stempelprøvetakinger
Vingeboring
Poretrykksmåling
Oversikt over tomteområde Papirbredden II
3
CPTU – resultater fra feltforsøk
Bakgrunnsinformasjon
 Grunnforhold: 2-3 m fyllmasse over NC-leire
 Grunnvannstand: Ca. 2,5 m under terreng
 Godt dokumenterte grunnforhold på tomten:
– Feltdata
• Totalsondering
• CPTU
• Vingeboring
– Laboratoriedata
• Rutine
• Ødometer
• Treaksialforsøk ikke utført, burde vært inkludert?
– Tidligere grunnundersøkelsesdata i området
4
CPTU resultater
• Enkeltplott, hull 4
• Samleplott, 5 profiler
geometri
5
CPTU – resultater fra Papirbredden II
6
Enkeltprofil hull 4
CPTU – resultater fra Papirbredden II
7
Samleplott 5 profiler, qt - u2
CPTU – resultater fra Papirbredden II
8
Samleplott 5 profiler, qt - fs
CPTU – tolkning av data
 Kontroll av oppnådde resultater
– Sonde med 1 tonn målekapasitet benyttet, gir bedre oppløsning for
spissmotstand (< % av FSO)
– Nullpunktsavvik:
Måling
Avvik
(kPa)
Krav målenøyaktighet
Standard Klasse 1
Merknad
Spissmotstand
0,00
35 kPa/ 5 % av måleverdi
OK
Friksjon
0,00
5 kPa/10 % av måleverdi
OK
Poretrykk
-1,00
10 kPa/2 % av måleverdi
OK
– Poretrykksrespons: Meget bra, bruk av spaltefilter
– Vertikalitet: OK ned til ca. 9 m, deretter økende og etter hvert
uakseptabelt avvik i > 15o
– Helhetsinntrykk fra sonderingen: Grunnforholdene kvalifiserer for
Anvendelsesklasse 1. Sonderingen er bra utført med unntak av
vertikalitetsavviket.
9
CPTU – tolkning av data
Klassifiseringsdiagram for CPTU (Robertson m.fl. 1986)
qt – Rf
10
qt – Bq
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Jordartsid.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Beskrivelse
Sensitivt, finkornig materiale
Organisk materiale
Leire
Leire - siltig leire
Leirig silt - siltig leire
Sandig silt - leirig silt
Siltig sand - sandig silt
Sand - siltig sand
Sand
Grusig sand - sand
Meget fast, finkornig materiale
Sand - leirig sand
Identifikasjon
3
3
Ved variasjon
i jordartgruppe
brukes begge
Id-boksene for
å beskrive
materialet
(eks. 5-7)
Klassifisering Robertson & Campanella1986:
qt – Bq
Leire
11
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Jordartsid.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Beskrivelse
Sensitivt, finkornig materiale
Organisk materiale
Leire
Leire - siltig leire
Leirig silt - siltig leire
Sandig silt - leirig silt
Siltig sand - sandig silt
Sand - siltig sand
Sand
Grusig sand - sand
Meget fast, finkornig materiale
Sand - leirig sand
Identifikasjon
3
3
Ved variasjon
i jordartgruppe
brukes begge
Id-boksene for
å beskrive
materialet
(eks. 5-7)
Klassifisering Robertson & Campanella1986:
qt – Rf
Sensitivt materiale /Siltig leire/Leirig silt
12
CPTU – resultater fra Papirbredden II
qt – Rf
13
qt – Bq
Samleplott 5 profiler
CPTU – tolkning av data
NGI korrelasjoner (Karlsrud et al (1996))
Basert på CAUc treaksialforsøk på blokkprøver av
høy kvalitet
su = (qt – sv0) / Nkt
su = Du / NDu
Nkt = f (Bq = Du/qn)
NDu = f (Bq = Du/qn)
Kurvetilpasning (Kirkebø, (2005))
Nkt = 19 – 12.5·Bq
Nke = 16 – 14.5·Bq
14
NDu = 1.0 + 9.0·Bq
CPTU – tolkning av data
NGI korrelasjoner (Karlsrud et al (2005))
Basert på CAUc treaksialforsøk på blokkprøver av
høy kvalitet (større spredning i egenskaper)
su = (qt – sv0) / Nkt
su = Du / NDu
Nkt = f (St, OCR, Ip)
NDu = f (St, OCR, Ip)
St < 15:
Nkt = 7.8 + 2.5·logOCR + 0.082·Ip NDu = 6.9 - 4.0·logOCR + 0.07·Ip
Nke = 11.5 – 9.05·Bq
St > 15:
Nkt = 8.5 + 2.5·logOCR
Nke = 12.5 – 11.0·Bq
15
NDu = 9.8 - 4.5·logOCR
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Enkeltprofil hull 4
16
suA – Bq korrelasjoner
Enkeltprofil hull 4
suA – St, OCR, Ip korrelasjoner
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Samleplott 5 profiler
suA – Bq korrelasjoner: Nkt
17
Samleplott 5 profiler
suA – St, OCR, Ip korrelasjoner: Nkt
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Samleplott 5 profiler
suA – Bq korrelasjoner: NDu
18
Samleplott 5 profiler
suA – St, OCR, Ip korrelasjoner: NDu
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Estimat av sensitivitet
St = fs/Ns
Ns = 8 ± 2
Merk:
Bestemmelse av sensitivitet
krever full omrøring av materialet
ved første gangs penetrasjon
19
Enkeltprofil hull 4
CPTU – tolkning av data
Spissmotstand i NC - leirer

Teoretisk spissmotstand i leire:
qt = Ncsu + gz

Udrenert skjærstyrke i NC -leire:
su = a(g’z + a)
a = 0.22 - 0.25
a = attraksjon (kan negl.)

Kombinasjon gir:
qt = Kcgz
Kc = [(Ncag’/g) + 1] ~ 2
qt ~ 2gz: NC - leire
qt > 2gz: OC - leire
20
CPTU – tolkning av data
Totalspenningsbasert tolkning
 Spissmotstand i leire:
qt = Ncsu + gz
Du = NDu + gz
 Udrenert skjærstyrke i NC -leire:
su = a(sc’ + a)
a = 0.22 - 0.30
 Kombinasjon gir:
sc’ = (qn/Nca) - a
Nca ~ 1.5 - 2.25
sc’ = (Du/NDua) - a
NDua ~ 1.25 - 2.00
21
Glava OC-leire
Lab.verdier
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Enkeltprofil hull 4
22
Prekonsolideringsspenning, sc’
Enkeltprofil hull 4
Spenningshistorie, OCR
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Samleplott 5 profiler
23
Prekonsolideringsspenning, sc’
Samleplott 5 profiler
Spenningshistorie, OCR
CPTU – tolkning av data
Bæreevneteori,
udrenert effektivspenningsanalyse
•
Fra CPTU data:
Spissmotstandstall:
Enkeltprofil hull 4
Nm = qn /(svo’ + a)
Nm = (Nq - 1)/(1 + NuBq)
funksjon av:
• friksjon tanf, plastifiseringsvinkel b og
poretrykksforhold: Bq = Du2/qn
• Nq = tan2(45+f/2)e(p-2b)tanf
• Nu = 6tanf(1+tanf)
Poretrykksforhold:
Bq = Du2/qn
Friksjonsvinkel, f
24
CPTU – tolkning av data
Tolkningsprinsipp
Erfaringsbasert tilpasning til
tangentmoduler fra ødometerforsøk
Prekonsolideringsområdet, leire:
Mi = mi·qn
mi = 10 ± 5
s < sc’
Jomfruspenningsområdet, leire:
Mn = mn·qn
mn = 6 ± 2
s ~ sc’
25
CPTU – resultater fra Papirbredden II
Enkeltprofil hull 4
26
Deformasjonsmoduler, MOC, MNC
Samleplott 5 profiler
Deformasjonsmodul, MNC
CPTU – tolkning av data
Oppsummering – muligheter og begrensninger:
•
Valg av utstyr og prosedyre tilpasset grunnforholdene
 Bruk av 1 tonns sonde riktig i dette tilfellet, bedre oppløsning og
målenøyaktighet for spissmotstandsmåling
 Poretrykksmetting ikke spesielt utfordrende i dette tilfellet hvis det forbores
gjennom fyllmassene. Porøst filter kan også anvendes, men krever at
mettingen opprettholdes ved nedsetting av sonden.
 Overraskende med høyt vertikalitetsavvik i foreliggende grunnforhold, kan
skyldes slitasje i rigg?
 Bruk av totalsonderingsstenger kunne også gitt mindre vertikalitetsavvik
• Ambisjon om Anvendelsesklasse 1 krever at prosedyrer følges og
tilstrekkelig tid avsettes i undersøkelsen
• Usikkerhet i tolkningsmetoder
•
•
•
27
Teoretiske metoder basert på forenklende forutsetninger
Spredning i empirisk datagrunnlag
Viktig og nyttig med øvrige referansedata fra felt (vingebor) og laboratorium
(ødometer)