1. No category

GRUNNUNDERSØKELSESKOMITEEN
kompetent - kreativ - komplett
NGF – In situ seminar
Stjørdal 24.-25.05.2011
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 av CPTU til kvikkleirebestemmelse
– Vurdering av:
• netto spissmotstand
• sidefriksjon
• poretrykksforhold
– Klassifisering av kvikkleire
– Utviklingstrekk – bruk av resistivitetsmålinger (CPTU-R)
 Praktisk eksempel
– 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, men gjennomgående lav stivhet
Vanligvis høy poretrykksoppbygging ved kollaps
Liten/ubetydelig styrke i omrørt tilstand
Lavt/ubetydelig saltinnhold – høy elektrisk motstand
Overført til CPTU
 Lav, men varierende spissmotstand qt
 Netto spissmotstand konstant, kan være svakt avtagende med
dybden
 Høyt poretrykksforhold, Bq = Du/qn ofte > 1
 påvirkes også av andre egenskaper (Bq avtar med økende
OCR)
 Lav eller ingen sidefriksjon fs (Rf), krever full omrøring av
kvikkleiren ved første gangs penetrasjon
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 for kvikkleire
9
CPTU i kvikkleire
Generelle erfaringer og praktisk eksempel
kvikk
kvikk
Rissa (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
Spissmotstand qt (kN/m2)
Spissmotstand qt (kN/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 (%)
Høyeggen, Trondheim
12
CPTU i kvikkleire
Generelle erfaringer og praktisk eksempel
4
100000
100000
Spissmotstand qt (kN/m2)
Spissmotstand 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 (-)
Lauvsnes, Flatanger
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
4
100000
100000
Spissmotstand qt (kN/m2)
Spissmotstand qt (kN/m2)
Komplett profil
10000
1000
10000
1000
Ikke-sensitiv
leire
Ikke-sensitiv
leire
kvikk
kvikk
100
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
100
0,0
Poretrykksforhold Bq (-)
Solbygget, NTNU
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 E6 Trondheim – Dagsone vest
Tunnelen




Legges i bløt, sensitiv leire (delvis kvikk)
Cut-and-cover metodikk.
rørspunt
Går gjennom et populært boligområde i
bysentrum.
8 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 utgravning med rørspunt og kalksement stabilisert byggegrop
Endelig løsning utviklet i samarbeid mellom
byggherre, entreprenør og rådgiver
20
Stabilisert sone
CPTU i kvikkleire
Ny E6 Trondheim – Dagsone 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
–
21
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 kvikk leire, silt og siltig leire med et topplag av sand og grusig fyllmasse
CPTU i kvikkleire
Ny E6 Trondheim – Dagsone vest
Utførelse av CPTU
 Utførelse etter NGF Melding 5
 Bruk av Geotech 10 cm2 sonde
med porøst filter
 Metting av poretrykksmåler med
vann (utført sommerstid)
 Boring til 30-40 m dybde
 CPTU-resultatene er benyttet til:
– Generell lagdeling i området
– Identifikasjon av jordart, spesielt
forekomst av kvikkleire
– Bestemmelse av skjærfasthet og
deformasjonsparametre
– Sammenligning mot
laboratoriemålte resultater på
høykvalitets blokkprøver
22
CPTU i kvikkleire
Ny E6 Trondheim – Dagsone vest
Sherbrooke blokkprøvetaker
 Utviklet i Canada på 1970-tallet
 Opereres i Norge av NGI
 Benyttes som spesialprøvetaker ved krav til høy
prøvekvalitet
23
80
Parallel CAUC tests on 54mm and block sample
20
40
60
Block sample
9
8
10
Axial deformation, ea (%)
7
6
5
4
3
2
1
0
Shear stress, 1/2(s'a - s'r) kPa
54 mm
0
Prosedyre
 Forboring av borhull med ca. 40
cm diameter spesialauger
 Borhullet avstives med casing
før prøvetaking
 Blokkprøvetaker er utstyrt med
skjærekniver på hvert ben,
kombineres med vannspyling.
 Skjæreknivene foldes inn og
støtter prøveblokken under
oppløft
 Oppnår uforstyrret prøve
ø25 cm og høyde 30 cm
CPTU i kvikkleire
Ny E6 Trondheim – Dagsone vest
0.5%
1%
15
Depth [m]
10
10
Depth, z [m]
5
5
24
1%
15
20
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 817
CPTU 820
CPTU 826
CPTU 829
CPTU 816
CPTU 818
CPTU 823
CPTU 827
40
CPTU 816
CPTU 818
CPTU 823
CPTU 827
25
20
25
30
20
25
40
35
Su = f(Bq)
Bq = Du/qn
30
Skjærfasthet fra CPTU
som funksjon av
poretrykks-forhold:
Poretrykk
100
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
1%

80
60
40
20
0
0
1400
1200
1000
800
600
400
suC, NDu=f(Bq)=1+7.5Bq local correlation
suC = Du2/(8.2-4,5logOCR)
0
200
0
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
Mindre variasjon i
poretrykk enn i
spissmotstand for
kvikkleirelaget
15

Undrained shear strength in compression, suC [kPa]
Measured pore pressure, u2 [kPa]
Measured point resistance, q c [MPa]
5
Tolkning av CPTU
 Poretrykksbasert
tolkning er mer pålitelig i
homogene bløte leirer
0.4%
CPTU i kvikkleire
Ny E6 Trondheim – Dagsone vest
Tolkning av skjærfasthet
 Avanserte treaksialforsøk på
ø250 mm blokkprøver
 Poretrykksbasert tolkning av
skjærfasthet fra CPTU:
suC = Δu/NΔu

Lokale korrelasjoner
(sammenhenger) utviklet mellom
laboratoriemålt og tolket CPTU
skjærfasthet
Bruk av disse sammenhengene
ble benyttet for bestemmelse av
skjærfasthet i alle lag

25
CPTU i kvikkleire
Ny E6 Trondheim – Dagsone vest
26
su: silt/kvikkleire
su: silt/leire
CPTU i kvikkleire
Ny E6 Trondheim – Dagsone vest
Oppsummering
 Kombinert bruk av høykvalitet prøvetaking og CPTU gav
mer pålitelig parameterbestemmelse
 CPTU tolkning basert på målt poretrykk var best egnet i
den bløte, kvikke leiren (men: krever mettet
poretrykksmåler)
 Utvikling av lokale sammenhenger mellom CPTU data
og laboratoriemålt skjærfasthet 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
27