Korrelasjon mellom skjærbølgehastighet og geotekniske

NGF Meeting 7 April 2016
Korrelasjoner mellom Vs og geoteknisk parametere i norske leirer
Jean‐Sebastien L’Heureux, NGI
Mike Long, University College Dublin (UCD)
Bakgrunn
Dimensjoneringskriterier mht. seismisk påvirkning i Eurokode 8 klassifiserer områder basert på Vs av de øverste 30 m av jordprofilet (Vs30).
I veilederen til NS‐EN 1998‐1:2004+NA:2008:
─ For vanlige NC leirer kan man estimere Gmax ved hjelp av: Gmax/suDSS=325 + 55/(Ip/100)2
─ For kvikkleire er det ideelt å måle Gmax enten i lab eller i direkte i felt. Inntil nok data blir samlet for å etablere en database som kan brukes for å estimere Gmax bør man bruke følgende: Gmax/suDSS= 800 til 900
Gmax=ρ∙Vs2
Mål og hensikt
Presentere retningslinjer og korrelasjoner for å hjelpe geoteknikere ved estimering av Vs profil i norske leirer i fravær av stedsspesifikke data.
Outline
Database and outline of techniques used
Example of results
Correlation with index parameters
Link to CPTU
Correlation between Vs and su
Correlation between Vs and 1D compression parameters
Swedish clays
Future trends / work
Databasen
Total 28 test sites (+1 in UK)
Metodene
─
─
─
─
7 SCPTU
5 CHT
4 SASW
28 MASW
Høykvalitetsprøver Sherbrooke block eller mini‐block) med indeks og geotekniske egenskaper (treaks, DSS, CRS)
CPTU Invasive methods
Non-Invasive methods
Surface waves (MASW)
Summary of
soil properties
in database
Sampling depth and OCR
Example of results
Tiller
Esp – NTNU Research area
Hvittingfoss
Sør-Østlandet
Farriseidet
Peat/organic
Trøndelag
Sites with high Vs at bottom of slopes  OCR high
Onsøy
(and all other sites)
Vsz = Vsg + mz
Vsz = Vs at depth z
Vsg = Vs at ground level
m = slope
Idea from Teachavorasinskun
and Lukkunaprasit
(2004) for Bangkok clays Vsg and m also related to Ip (as for Bangkok) but trend not as good
Swedish clays
Refs. SGI Report 40, Varia 508, Andréasson, 1979, Wood 2015
Same scale as in previous plots
Norwegian and Swedish clays
Vsg directly realted to w and 
m related directly to w and  for w < 40%  > 17 kN/m3
Otherwise minimum m at 3.5 to 4
Comparison with international clays
Good fit.
Merits more
work
Korrelasjoner med indeksegenskaper
Vs related to ‘v0
Similarly su related to ‘v0
Link Vs to su?
See later
Normalised Gmax (gmax)
g max 
G max
 m ' a
Korrelasjoner med CPTU
Korrelasjoner med CPTU data
8.35 ·
.
·
.
.
71.7 ·
.
·
Eksempel - Hvittingfoss
De tre beste CPTU relasjoner for norske leirer er:
─ qt – e0, ─ qt – Bq, ─ qnet – σv0' – w
Eksempel - Dragvoll
Korrelasjoner
med udrenert
skjærstyrke
Korrelasjoner med udrenert skjærstyrke
Irish glacial clays
su from triaxial tests on GeoborS
cores and Vs from MASW
Ca. 20%
Current approach conservative
Korrelasjoner med 1D kompresjonsparametere
Oppsummering
Utviklet flere empiriske korrelasjoner mellom in situ Vs og grunnleggende jordparametere, CPTU parametere, udrenert skjærstyrke, og 1D kompresjonsparametere.
Basert på resultatene fra regresjonsanalyser anbefaler vi bruk av empiriske relasjoner basert på CPTU data for den best estimat av in situ Vs i norske leirer når in situ målinger av Vs ikke er tilgjengelig. Relasjoner basert på udrenert skjærstyrke fra CAUC eller DSS‐tester kan også brukes i praksis. Relasjonene kan brukes til å evaluere Vs fra en gitt jordegenskap, eller omvendt for å evaluere jordegenskaper fra Vs. Kan også brukes for kontroll av andre tolkningsmetoder!
Recent developments
and future work
Ku, Mayne and Cargill
(2013)
Continuous shear wave velocity measurements via CPT testing using a special autoseis source whereby wavelets can be generated and recorded every 1 to 10 s.
Measurement Vvh –
Bender Elements
Unconfined sample
Courtesy of Prof. D.DeGroot, UMass
Evaluation of sample quality
from Vs measurements
1.0
BBC Block
BBC Fixed Piston
BBC Free Piston
BBC SPT
BBC Remolded
Onsøy Block
Onsøy Remolded
Burswood Block
Burswood Remolded
Onsøy 76 mm
Onsøy 54 mm
Vvh-field/VSCPTU
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.00
Need to measure Vs by seismic cone (SCPTU) or other in situ test method
Courtesy of Prof. D.DeGroot, UMass
0.05
0.10
e/e0
0.15
Takk
NGF (Stipend 2014‐2015)
NGI forskningsprosjekt SP8‐GEODIP finansiert av NFR
Kollegaer ved NGI, NTNU, Multiconsult, SVV, APEX og UCD
Additional slides if needed for
discussion session
MASW
 MASW (multi‐channel analysis of surface waves)
 MASW “The wave of the future” (Crice, 2005)  Similar equipment and acquisition procedures
as used in conventional seismic reflection surveys  Multiple receivers
allow easier isolation
of noise
NGI research site Museumparken, Drammen
Surface waves
Seismic wave propagating along the surface
Elliptical particle motion Wave used is the Rayleigh wave (largest amplitude)
MASW procedure
(1) Generation of surface wave
(2) Measure & (3) Record surface wave Low Frequency Geophones (4.5Hz)
@infoNGI
NORGES GEOTEKNISKE INSTITUTT
NGI.NO
MASW analysis
• Use dispersive properties of soil – velocity of
propagation depends on frequency.
 High frequency near surface
 Low frequency affects deeper layers
• Dispersion curve (Careful!)
(4) Dispersion curve
phase
velocity
wavelength
(5) Inversion of dispersion curve
1.
Vs
phase
velocity
frequency
2.
Software Surfseis or similar
3.
Input
Depth
phase
velocity
synthetic
4. Synthetic curve field dispersion curve
5. Vs updated until the synthetic = field curve
frequency
Bothkennar soft clay research site
• Very low degree of anisotropy
• All methods give more or less the same result
Offshore MASW
@infoNGI
NORGES GEOTEKNISKE INSTITUTT
NGI.NO