deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 dtu byg, danmarks tekniske universitet...
TRANSCRIPT
![Page 1: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/1.jpg)
Deformationer ved aflastning oggenbelastning– og de tilknyttede termer
Anette Krogsbøll
![Page 2: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/2.jpg)
15.11.2012DGF-møde 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Oversigt
• Introduktion
• Konkrete observationer– Konsolideringsforsøg på Lillebælt ler (DTU)– K0-forsøg fra Fehmern Bælt projekt
• Tolkning af konsolideringsforsøg– Årsag og virkning
• Afrunding– Termer– Fænomener
![Page 3: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/3.jpg)
15.11.2012DGF-møde 3 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Lillebælt Clay – oedometer testSwelling pressure250 kPa
900 kPa340 kPa
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.310 100 1000 10000
e
v [kPa]
![Page 4: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/4.jpg)
15.11.2012DGF-møde 4 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Swelling pressure250 kPa
900 kPa340 kPa900 kPa170 kPa
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.310 100 1000 10000
e
v [kPa]
Lillebælt Clay – oedometer test
![Page 5: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/5.jpg)
15.11.2012DGF-møde 5 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Swelling pressure250 kPa
900 kPa340 kPa900 kPa170 kPa900 kPa85 kPa
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.310 100 1000 10000
e
v [kPa]
Lillebælt Clay – oedometer test
![Page 6: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/6.jpg)
15.11.2012DGF-møde 6 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Swelling pressure250 kPa
900 kPa340 kPa900 kPa170 kPa900 kPa85 kPa4800 kPa25 kPa
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.310 100 1000 10000
e
v [kPa]
1
2
3
4
Cc = 0.349
Lillebælt Clay – oedometer test
![Page 7: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/7.jpg)
15.11.2012DGF-møde 7 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Swelling pressure250 kPa
900 kPa340 kPa900 kPa170 kPa900 kPa85 kPa4800 kPa25 kPa4800 kPa170 kPa
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.310 100 1000 10000
e
v [kPa]
12345Cc = 0.349
Lillebælt Clay – oedometer test
![Page 8: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/8.jpg)
15.11.2012DGF-møde 8 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Oedometer modul
Sekantmodul
∆∆
Lave værdier af Eoed
Lave værdier af pc
(Janbu)
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
0 1000 2000 3000 4000 5000
Eoed[kPa]
v [kPa]
12345NC
![Page 9: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/9.jpg)
15.11.2012DGF-møde 9 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Sekundært tøjningsindex, s
Bestemt efter lange tidskurver(T>2)
Meget høje værdier isvelning
-1.2
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
10 100 1000 10000 s
[%/lo
gt]
v [kPa]
1 2 3 4 5
![Page 10: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/10.jpg)
15.11.2012DGF-møde 10 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Glemmer tidligere belastning …
Sekundært tøjningsindex (s) meget høje ved svelning
Destrukturering? Debonding?
(Burland 1990)
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.310 100 1000 10000
e
v [kPa]
12345Cc = 0.349
Lillebælt Clay – oedometer test
![Page 11: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/11.jpg)
15.11.2012DGF-møde 11 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Simplified geological profile – Fehmarn Belt
![Page 12: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/12.jpg)
15.11.2012DGF-møde 12 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Samples – and formations
• Lillebælt Clay (test at DTU)– Lillebælt Clay (1)
• Fehmarn Belt samples (results from GIR, 2011)– Røsnæs Clay (14)
• Intact formation• Folded formation
– Holmehus Clay (1)– Lillebælt Clay (2)– Ølst Clay (1)
Samples for tests and data provided by Fehmern A/S
![Page 13: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/13.jpg)
15.11.2012DGF-møde 13 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Fehmarn Belt - Test principles• Oedometer tests with K0 measurements
– Ratio between radial stress and axial stress (end of primaryconsolidation)
• Overconsolidation ratio OCRlab is defined
, ,
… and achieved by– Unloading from estimated preconsolidation stress level– Unloading from higher stress level (referred to as ”destructured”)– Unloading from low stress with swelling
![Page 14: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/14.jpg)
15.11.2012DGF-møde 14 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-test
Intact ClayRC = Røsnæs Clay
’a,max=1904 kPa
0.1
1
10
1 10 100
K0
OCRlab
RC Intact
![Page 15: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/15.jpg)
15.11.2012DGF-møde 15 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-test
0.1
1
10
1 10 100
K0
OCRlab
RC Intact LillebæltØlst Holmehus
Røsnæs Clay’a,max=1904 kPa
Lillebælt CLay’a,max=7-800 kPa
Holmehus’a,max=2000 kPa
Ølst’a,max=1400 kPa
![Page 16: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/16.jpg)
15.11.2012DGF-møde 16 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0 versus OCRlab for Intact Clay
Formation K0,nc NRøsnæs Intact 0.54 0.67 1Lillebælt 0.58 0.60 2Holmehus 0.51 0.77 1Ølst 0.53 0.58 1
, ,
![Page 17: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/17.jpg)
15.11.2012DGF-møde 17 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-test
Røsnæs Clay
0.1
1
10
1 10 100
K0
OCRlab
RC IntactRC FoldedTrend - RC Folded
![Page 18: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/18.jpg)
15.11.2012DGF-møde 18 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-test
Røsnæs Clay
0.1
1
10
1 10 100
K0
OCRlab
RC IntactRC FoldedRC Folded Destr.RC SwellingTrend - RC Folded
![Page 19: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/19.jpg)
15.11.2012DGF-møde 19 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Summary of K0 versus OCR
Formation K0,nc NRøsnæs Folded 0.57 0.58 10Røsnæs Folded, Destr. 0.56 0.41 2Røsnæs Folded, Swell. 0.96 0.59 1Røsnæs Intact 0.54 0.67 1Lillebælt 0.58 0.60 2Holmehus 0.51 0.77 1Ølst 0.53 0.58 1
0.580, 0, 0.57oc nc labK K OCR OCR
![Page 20: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/20.jpg)
15.11.2012DGF-møde 20 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Spændingsveje
Målt:Aksial spænding ’aRadial spænding ’r
Beregnet:Middelspænding p’Deviatorspædning q’
' '13
' '
' ( 2 )a r
a r
pq
![Page 21: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/21.jpg)
15.11.2012DGF-møde 21 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-testRøsnæs Clay’a,max=1904 kPa
' '13
' '
' ( 2 )a r
a r
pq
-500
0
500
1000
0 500 1000 1500
q [kPa]
p' [kPa]
RC Intact
![Page 22: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/22.jpg)
15.11.2012DGF-møde 22 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-testRøsnæs Clay’a,max=1904 kPa
' '13
' '
' ( 2 )a r
a r
pq
-500
0
500
1000
0 500 1000 1500
q [kPa]
p' [kPa]
RC Intact K0 = 0.566
c=0 kPa c=14 kPa
= 19.6˚
![Page 23: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/23.jpg)
15.11.2012DGF-møde 23 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-testRøsnæs Clay’a,max=1904 kPa
Lillebælt CLay’a,max=7-800 kPa
Holmehus’a,max=2000 kPa
Ølst’a,max=1400 kPa
' '13
' '
' ( 2 )a r
a r
pq
-500
0
500
1000
0 500 1000 1500
q [kPa]
p' [kPa]
Lillebælt RC IntactØlst HolmehusK0 = 0.566 c=0 kPac=14 kPa
= 19.6˚
![Page 24: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/24.jpg)
15.11.2012DGF-møde 24 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-test
Prøve belastet tila,max= 4000 kPa
Følger MC brud-betingelsen
For OCRlab>15
' '13
' '
' ( 2 )a r
a r
pq
-500
0
500
1000
0 500 1000 1500
q [kPa]
p' [kPa]
Lillebælt RC IntactØlst HolmehusK0 = 0.566 c=0 kPac=14 kPa RC Destruct
= 19.6˚
![Page 25: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/25.jpg)
15.11.2012DGF-møde 25 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Tolkning af konsolideringsforsøg - Lillebælt
Formation K0,nc NRøsnæs Folded 0.57 0.58 10Røsnæs Folded, Destr. 0.56 0.41 2Røsnæs Folded, Swell. 0.96 0.59 1Røsnæs Intact 0.54 0.67 1Lillebælt 0.58 0.60 2Holmehus 0.51 0.77 1Ølst 0.53 0.58 1
![Page 26: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/26.jpg)
15.11.2012DGF-møde 26 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Lillebælt Clay – oedometer
From Lillebælt-FB (intact)
From Lillebælt-FB (intact), :
From Røsnæs-folded& desctructurized – new
0.600, 0.58oc labK OCR
0.410, 0.58oc labK OCR
0, 0.58ncK
-1000
0
1000
2000
3000
0 2000 4000
q [kPa]
p' [kPa]
LC#1 (0.41)LC#1 (0.60)Lillebælt-FBRC Folded desctr
= 19.6˚
![Page 27: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/27.jpg)
15.11.2012DGF-møde 27 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Mulige spændingstilstande – brud?
Høje værdier af OCRlab:
Udvidelse (swell) ved lave spændinger – ingen andre udveje
Sekundært tøjningsindexover 0,5%
Afgrænset af MC-brudbetingelse- Giver max K0 (for c’=0)- Giver volumen- og
forskydningstøjninger
-500
0
500
0 500 1000
q [kPa]
p' [kPa]
LC#1 (0.41) LC#1 (0.60)Lillebælt-FB RC Folded desctrMC-criterion c=14 kPa
= 19.6˚
![Page 28: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/28.jpg)
15.11.2012DGF-møde 28 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
K0-test
Røsnæs Clay
MC-criterion = 19.6˚c’=0 kPaK0,max=2.01(passivt brud)
0.1
1
10
1 10 100
K0
OCRlab
RC IntactRC FoldedRC Folded Destr.RC SwellingShear failureTrend - RC Folded
![Page 29: Deformationer ved aflastning og genbelastning¸ll... · 2 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet DGF-møde 15.11.2012 Oversigt • Introduktion • Konkrete observationer – Konsolideringsforsøg](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041705/5e44258c29f9f520c500fdd3/html5/thumbnails/29.jpg)
15.11.2012DGF-møde 29 DTU Byg, Danmarks Tekniske Universitet
Afrunding• Termer
– Forkonsolideringsspænding, ’pc
– Overkonsolideringsgrad, OCR– Hviletrykskoefficienten, K0
– Brud – eller bare grænsen for mulige spændinger
• Fænomener– Svelning– Passivt brud– Forskydningstøjninger og volumentøjninger– “hukommelse”