NGF – In situ seminar CPTU i kvikkleire
GRUNNUNDERSØKELSESKOMITEEN kompetent - kreativ - komplett NGF – In situ seminar Stjørdal 24.-25.08.2010 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Rolf Sandven MULTICONSULT TRONDHEIM Basert på arbeid utført av E. Tørum, S. Rønning, S.G. Hovem og R. Sandven 1 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Innhold Bruk B k av CPTU til k kvikkleirebestemmelse ikkl i b t l – Vurdering av: • netto spissmotstand p • sidefriksjon • poretrykksforhold – Klassifisering av kvikkleire – Utviklingstrekk – bruk av resistivitetsmålinger (CPTU-R) Praktisk eksempel p – E6 Øst – ny cut-and-cover tunnel • Grunnundersøkelser og grunnforhold – Blokkprøvetaking – Tolkning av CPTU – Sammenligning mellom CPTU og laboratorieresultater 2 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Karakteristisk oppførsel av kvikkleire Varierende, V i d men gjennomgående j å d lav l stivhet ti h t Vanligvis høy poretrykksoppbygging ved kollaps Liten/ubetydelig y g styrke y i omrørt tilstand Lavt/ubetydelig saltinnhold – høy elektrisk motstand Overført til CPTU Lav, men varierende spissmotstand qt Netto spissmotstand konstant, konstant kan være svakt avtagende med dybden Høyt poretrykksforhold, Bq = Δu/qn ofte > 1 påvirkes å i k også å av andre d egenskaper k (Bq avtar t med d økende k d OCR) Lav eller ingen sidefriksjon fs (Rf), krever full omrøring av k ikkl i kvikkleiren ved d første f t gangs penetrasjon t j 3 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Typiske kvikkleireprofiler qc, qt (MPa) 4 u2, uo (kPa) Lauvsnes, Flatanger: Kvikkleire 2 – 12 m fs, ft (kPa) CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Typiske kvikkleireprofiler Nm (-) () 5 Bq (-) () Lauvsnes, Flatanger: Kvikkleire 2 – 12 m Rf (-) () CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Typiske kvikkleireprofiler qc, qt (MPa) 6 u2, uo (kPa) NTNU Kjemihallen: Kvikkleire 7 – 25 m fs, ft (kPa) CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Typiske kvikkleireprofiler Nm (-) () 7 Bq (-) () NTNU Kjemihallen: Kvikkleire 7 – 25 m Rf (-) () CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Klassifiseringsdiagram for CPTU (Robertson m.fl. 1986) 8 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Klassifiseringsdiagram for CPTU (Robertson m.fl. 1986) Område O åde for o kvikkleire e e 9 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel kvikk kvikk Rissa (Kåsin (Kåsin, 2010) 10 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel kvikk kvikk Rissa (Kåsin, 2010) 11 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel 100000 4 100000 Spissm motstand qt (kN/m2) Spissm motstand qt (kkN/m2) Komplett profil 10000 10000 1000 Ikke-sensitiv leire 1000 Ikke-sensitiv leire kvikk kvikk 100 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Poretrykksforhold Bq (-) 1,2 1,4 100 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 Friksjonsforhold Rf (%) Hø Høyeggen, Trondheim T dh i 12 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel 100000 4 100000 Spisssmotstand qt (kN/m2) Spissm motstand qt (kN/m2) Komplett profil 10000 10000 Ikke-sensitiv leire 1000 Ikke-sensitiv leire 1000 kvikk kvikk 100 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 100 0,0 1,0 Poretrykksforhold Bq (-) L Lauvsnes, Fl Flatanger t 13 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Friksjonsforhold Rf (%) 7,0 8,0 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel 100000 4 100000 Spisssmotstand qt (kN/m2) Spissm motstand qt (kN/m2) Komplett profil 10000 1000 10000 1000 Ikke-sensitiv leire kvikk kvikk 100 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 Ikke-sensitiv leire 1,0 1,2 1,4 100 0,0 Poretrykksforhold Bq (-) Solbygget NTNU Solbygget, 14 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Friksjonsforhold Rf (%) 7,0 8,0 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Kvikkleire: • Høy spesifikk resistivitet, lav ledningsevne • Viser overlapp med andre jordarter, eks. silt • CPTU-R i kombinasjon med geo-elektriske overflatemålinger viser stort potensiale 15 CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Samvurdering mellom resistivitetsmålinger og geotekniske boringer (eks. Buvik) 16 Solberg et al (2009) CPTU i kvikkleire Generelle erfaringer og praktisk eksempel Samvurdering mellom resistivitetsmålinger og geotekniske boringer (eks. Buvik) 17 Samvurdering mellom resistivitetsmålinger og geotekniske boringer (eks. Buvik) 18 Cut-and-cover tunnel i silt/kvikkleire 19 Utbygger: Statens Vegvesen Oppstart: Høsten 2010 CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest Tunnelen Legges i bløt, L bl t sensitiv iti leire l i (delvis (d l i kvikk) k ikk) Cut-and-cover metodikk. rørspunt Går gjennom et populært boligområde i bysentrum. 11 hus vil bli revet, midlertidig lagret og satt opp igjen etter at byggearbeidene er ferdige. rørspunt avstivere Utgravningen Ca. 300 m lang 22–30 m bred Maksimalt utgravningsnivå: ca 20 m Graving i silt og bløt kvikkleire Teknisk løsning Avstivet A ti t utgravning t i med d rørspuntt og stabilisert byggegrop Endelig løsning utviklet i samarbeid mellom byggherre, entreprenør og rådgiver 20 Stabilisert sone CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest Kommunikasjon o u asjo saksbehandler sa sbe a d e - feltingeniør e t ge ø – Saksbehandlers ansvar • Kommunisere hensikt med undersøkelsen • Tydeliggjøre T d li j kkrav til kkvalitet lit t på å utførelse tf l ((valg l av Anvendelsesklasse iht ny CEN standard) • Dybdebegrensning og annen informasjon i bestilling – Borleders B l d ansvar • Valg av forsøksmetodikk tilpasset standardens krav (forboring, friksjonsreduksjon, metteprosedyrer) • Valg V l av sonde d med d akseptabelt k t b lt måleområde ål åd og oppløsning, tilpasset grunnforholdene • Kommunisere avvik til saksbehandler – Felles F ll • Vurdering av oppnådde resultater • Modifikasjon av utstyrsvalg, prosedyrer og oppnåelig Kvalitetsklasse ved store avvik 21 CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest Feltundersøkelser – – – – Laboratorieundersøkelser – – – Laboratorieundersøkelser på totalt 84 prøver Rutineundersøkelser, inklusive kornfordeling og Atterberggrenser 2x18 CAUC og CAUE treaks-, 4 DSS direkte skjær- og 17 CRS ødometerforsøk Grunnforhold – 22 18 CPTU, 6 dreietrykksondering og 38 totalsonderinger 5 borhull med 54 mm stempelprøvetaker 4 blokkprøver tatt med 250 mm Sherbrooke blokkprøvetaker i to borhull Hydrauliske piezometre Sensitiv og g kvikk leire, silt og g siltig g leire med et topplag pp g av sand og gg grusig g fyllmasse y CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest Utførelse av CPTU Utførelse etter NGF Melding 5 Bruk av Geotech 10 cm2 sonde med porøst filter Metting av poretrykksmåler med vann (utførelse sommerstid) Boring til 30 30-40 40 m dybde CPTU-resultatene er benyttet til: – Generell lagdeling I området – Identifikasjon av jordart jordart, spesielt forekomst av kvikkleire – Bestemmelse av styrke- og deformasjonsparametre – Sammenligning mot laboratoriemålte resultater på høykvalitet prøver 23 CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest Sherbrooke blokkprøvetaker Utviklet i Canada på 1970-tallet Opereres O i Norge N av NGI Benyttes som spesialprøvetaker ved krav til høy prøvekvalitet 24 80 Parallel CAUC tests on 54mm and block sample 20 40 60 Block sample 9 8 10 Axial deformation, εa (%) 7 6 5 4 3 2 1 0 Shear stress,, 1/2(σ'a - σ'r) kPa 54 mm 0 Prosedyre Forboring g av borhull med ca. 40 cm diameter spesialauger Borhullet avstives med casing før prøvetaking Blokkprøvetaker Blokkprø etaker er utstyrt tst rt med skjærekniver på hvert ben, kombineres med vannspyling. Skjæreknivene j foldes inn og g støtter prøveblokken under oppløft Oppnår uforstyrret prøve ø25 cm og høyde 30 cm CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest C 25 5 10 1 Depth [m] 15 1% 15 20 255 30 25 20 20 25 5 CPTU 817 CPTU 820 CPTU 826 CPTU 829 CPTU 846 CPTU 4 CPTU 9 CPTU 1 CPTU 5 CPTU 11 Spissmotstand CPTU 817 CPTU 820 CPTU 826 CPTU 829 CPTU 846 CPTU 4 CPTU 9 CPTU 1 CPTU 5 CPTU 11 35 CPTU 816 CPTU 818 CPTU 823 CPTU 827 CPTU 816 CPTU 818 CPTU 823 CPTU 827 40 40 4 35 Su = f(Bq) Bq = Δu/qn 30 Skjærstyrke fra CPTU som funksjon av poretrykks-forhold: p y Poretrykk 100 80 60 40 20 0 0 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 10 0.5% 1% 1% suC, NDu=f(Bq)=1+7.5Bq local correlation suC = Du2/(8.2-4,5logOCR) suC, NC, 0,3 po' (u hydrostatic) suC,CAUC, block sample NGI - peak value suC,CAUC, 54 mm MC peak value suP,CAUP, 54 mm MC peak value 5 Depth, z [m] 10 Mindre variasjon i poretrykk enn i spissmotstand for kvikkleirelaget 15 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 5 Tolkning av CPTU Poretrykksbasert t lk i er mer pålitelig tolkning ålit li i homogene bløte leirer Undrained shear strength in compression, su [kPa] Measured pore pressure, u2 [kPa] Measured point resistance, qc [MPa] 0.4% CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest suC = Δu/N Δ /NΔu Lokale korrelasjoner (sammenhenger) utviklet mellom laboratoriemålt og tolket CPTU skjærstyrke Bruk av disse sammenhengene ble benyttet for bestemmelse av skjærstyrke i alle lag 26 Parallel CAUC test on 54 mm & block sample 60 Block sample max [kPa] 50 Shear stress, Tolkning av skjærstyrke Avanserte treaksialforsøk på ø250 mm blokkprøver Poretrykksbasert tolkning av skjærstyrke fra CPTU: 54 mm sample 0.5 % 40 1% 1.5 % 30 2% 4% 20 6% 10 % 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Effective radial stress stress, σ'r, [kPa] 80 90 100 CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest 27 su: silt/kvikkleire su: silt/leire CPTU i kvikkleire Ny y E6 Trondheim – Dagsone g vest Oppsummering pp g Kombinert bruk av høykvalitet prøvetaking og CPTU gav mer pålitelig parameterbestemmelse CPTU tolkning basert på målt poretr poretrykk kk var ar best egnet i den bløte, kvikke leiren (men: krever mettet poretrykksmåler) Utvikling av lokale sammenhenger mellom CPTU data og laboratoriemålt styrke på blokkprøver ble gjennomført Eksempel på prosjekt som krever samspill og god kommunikasjon mellom saksbehandler og feltpersonell: Høye kvalitetskrav i alle ledd Kompliserte grunnforhold, viktig å kartlegge variasjoner i forholdene CPTU var velegnet til dette 28
© Copyright 2024