Presentasjon Sandven CPTU i kvikkleire
Transcription
Presentasjon Sandven CPTU i kvikkleire
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