GEOTEKNIKK PROSJEKT OG HOVEDOPPGAVER/PROPOSALS FORSLAG FOR HØSTEN 2012/VÅREN 2013

Transkript

1 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA 1 GEOTEKNIKK PROSJEKT OG HOVEDOPPGAVER/PROPOSALS FORSLAG FOR HØSTEN 2012/VÅREN 2013 Nedenfor finner du en tabell med en rekke forslag til prosjekt. Dette er en foreløpig liste og flere oppgaver kan/vil komme, mellom annet fra våre kontakter i næringslivet. De foreslåtte tema kan være frittstående prosjektoppgaver, eller de kan være forstudier for hovedoppgaven våren Les gjennom og se om du finner noe du kan ha interesse av og ta kontakt med oss. Arnfinn.Emdal@ntnu.no Steinar.Nordal@ntnu.no Lars.Grande@ntnu.no Thomas.Benz@ntnu.no A: ANALYSEOPPGAVER PRAKTISK GEOTEKNIKK OG FUNDAMENTERING Nr. Hovedområde Tittel og beskrivelse Samarbeidspartnere/ merknader 2012 A 1. "THE BUMP AT THE END OF THE BRIDE" (SE KORREKSJON NEDENFOR) På flere norske vegstrekninger opplever vi forsenkninger i overgangen mellom tilløpsfyllingene og bruene. Årsaken til forsenkningen er ofte et resultat av flere faktorer, som f.eks. setninger av jorden under tilløpsfyllingen, egensetninger av fyllingen på grunn av manglende komprimering mm. Oppgaven går ut på å se på utvalgte bruer hvor setningene er dokumentert og finne de viktigste årsakene til setningene samt å finne en metode for å følge setningsutviklingen basert på GPSposisjonerte bilder fra Vegvesenets årlige tilstandsrapportering av vegnettet.. Statens vegvesen Kristian Aunaas kristian.aunaas@vegvesen.no, Statens vegvesen Arnfinn Emdal Kristian sender følgende korrigering av tittelen: Mine kolleger her inne har, til alles fornøyelse, oppdaget en trykkleif i oppgavenavnet jeg sendte oppover forrige uke. En psykolog ville kanskje kalt det en "Freudian slip" fra min side. Hvis oppgaven fant veien inn i heftet deres, så håper jeg tittelen kan bli rettet opp til "The bump at the end of the bridge." (Selv om vi sikkert ville fått inn noen interessante besvarelser med en oppgave basert på den forrige tittelen.) 2012 A 2. Jordskjelv DIVERSE PROBLEMSTILLINGER KNYTTET TIL JORDSKJELV Grunnleggende teori knyttet til jordskjelv og forsterkning av rystelser ved bløte jordlag og geotekniske problemstillinger knyttet til design av broer og bygninger i Norge. NTNU/NGI flere studenter Steinar Nordal, NTNU, Amir M. Kaynia, amk@ngi.no, T: , M:

2 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA A 3. Prosjektering av konstruksjoner FEM BEREGNING AV SPUNTVEGGER I forbindelse med dype utgravinger i bløte jordarter støttes vanligvis byggegropen opp ved hjelp av spuntvegger. I løpet av de siste 10 årene har det blitt mer og mer vanlig å analysere denne type løsning ved hjelp av elementmetode programmet Plaxis. Spenningene i spuntveggen og dermed tilhørende dimensjonering avhenger av stivhetsforholdet mellom spuntveggen og jorden. Det er derfor viktig å benytte en materialmodell for jorda som beskriver jordens ikke lineære oppførsel godt. NGI har utviklet en materialmodell, NGI ADP, som er velegnet for slike analyser. Oppgaven vil bestå i å sette seg inn i denne materialmodellen, og sammenligne resultater med denne modellen i forhold til resultater fra andre modeller tilgjengelig i Plaxis. Det er derfor mulig å ta utgangspunkt i eksisterende vel dokumenterte tidligere analyser. Basert på disse resultatene kan man gi anbefalinger for fremtidige analyser med denne modellen. Arnfinn Emdal, NTNU, Steinar Nordal, NTNU Hans Petter Jostad, hpj@ngi.no, T: , M: NGI 2012 A 4. EUROCODE 7 GEOTEKNIKK Praktiske følger av innføringen av ny standard (Eurocode 7) i geoteknikk. Sammenligning av valgt design praksis med tilsvarende i andre europeiske land A 5. Bruk av elementmetode i design. Hvordan forholde seg til partialkoeffisienter? Arnfinn Emdal, NTNU, Steinar Nordal GeoFuture Et NFR støttet forskningsprosjekt, GeoFuture, er i startfasen. I dette prosjektet skal NTNU bidra med utvikling av en robust jordmodell for praktisk anvendelse i elementmetodeprogrammer til analyse av setninger og stabilitet av bløte, sensitive leirer. Et kjernespørsmål er udrenert oppførsel basert på effektivspenninger samt stivhet rundt prekonsolideringsspenningen. Prosjekt eller hovedoppgave på dette tema vil bestå i å klarlegge hvor eksisterende jordmodeller kommer til kort og må forbedres. Dette innebærer simuleringer av treaksial og oedometerforsøk med ulike materialmodeller i Plaxis og sammenligninger med målt oppførsel fra laboratorium. Videre vil kandidaten få være med i arbeidet mot utvikling og utprøving av en ny jordmodell. Steinar Nordal, NTNU Gustav Grimstad, HIOA Utføres på NTNU i samarbeid med HIOA og NGI

3 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA 3 B:NUMERISKE ANALYSER JORDMODELLERING UTVIKLING AV FEM PROGRAMVARE 2012 B B B B 4. Numerical modeling geotechnical design Numerical modeling Numerical modeling Literature study / analysis STIFFNESS OF SOILS AT SMALL STRAINS RELEVANT TO GEOTECHNICAL DESIGN? Comparison and evaluation of two small strain stiffness models (Plaxis or Abaqus) The non linear influence of strain on soil stiffness has been extensively investigated over the past decades. The maximum strain at which soils exhibit almost fully recoverable behavior is found to be very small. The project focus is within practical consequences of this finding for design. Two material models that incorporate small strain stiffness shall be used in simplified design problems (backanchored wall, tunnel, foundations). Different soil conditions are to be studied one model is well suited for hard soils, the other for soft soils. Aim is to find relationships between small strain stiffness and design forces in structures. If a team of two students wants to work on this project the aim can be extended to find out about displacements. Contact: NTNU, Thomas Benz. DILATANCY IN NUMERICAL MODELING A COMPARISON Comparison of different dilatancy formulations within the Hardening Soil model (Plaxis) A main drawback of Rowe s approach to model mobilized dilatancy angles, is the highly contractive behavior at low mobilized friction angles. In the original Hardening Soil (HS) model the mobilized dilatancy angle is therefore set to be greater or equal to zero overriding Rowe s original equation. It has been found that especially in undrained conditions this leads to unsafe predictions, overshooting the undrained shear strength in effective stress analyses. Other dilatancy formulations are proposed in literature. Some of them are implemented in a research version of the HS model. The project is with the evaluation of these different formulations. Maybe you can even make up your own dilatancy formulation that works better than all the others. NO programming skills required! Analytical thinking is an advantage though. Contact: NTNU, Thomas Benz. MATLAB MPM CODE Write your own MPM code in Matlab and use it to analyse a footing. Basis for the Matlab code will be provided. Programming/ matlab knowledge is an advantage. The FEM code created may be used for extensions and analyses in a subsequent Master thesis. Contact: NTNU, Thomas Benz. CYCLIC BEHAVIOUR OF SOILS Collect test data from literature and build up a small database with test results. Investigate which parameters mostly affect cyclic behaviour of soils. What is the role of void ratio, etc? Come up with your own ideas about parameters that may be relevant to control material models that may be used in Earthquake analysis and analyses of other dynamic problems. A cyclic loading model is currently developed at NTNU. Possibly your ideas can be directly tested in the model. NO programming skills required! Contact: NTNU, Thomas Benz Hilde

4 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA B 5. Literature study / analysis ON THE UNIQUENESS OF CRITICAL STATE/STEADY STATE Critical state (or equally the steady state) has played a role in understanding the deformation behavior of soils. However, it is still an area of active research and debate as to weather 1. Critical state and steady state would mean the same thing (or have a difference): There exist opposing views on this matter: some say they are different, others say may include one another. 2. The critical state (steady state) is unique for a given material (unless of course the deformation power does not alter the intrinsic material properties) independent of shear mode and initial state. There are two opposing views on this matter as well. Some argue the critical state/steady state is unique while others argue it is nonunique. Various tests claimed to support both points of views exist in literature. Required: Detailed literature review on statements 1 and 2; Digitalizing and reinterpreting various tests from both points of views (statement 1). The student should be able, based on the extensive literature review he/she conducts, to reach a certain conclusion. Contact: Anteneh Tsegaye, PhD stud NTNU, Thomas Benz, NTNU

5 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA 5 C: MARIN GEOTEKNIKK 2012 C 1. Anchors TORPEDOANKERE FOR FLYTENDE PLATTFORMER/INSTALLASJONER Torpedo anchors may be used as a simple and effective solution for mooring floating structures offshore. The method has been applied successfully for several projects offshore Brazil and is now being developed for other locations, such as the Gulf of Mexico and the North Sea. Such anchors are relatively new to the market and there are a number of technical challenges being researched worldwide. The deployment and operation of torpedo anchors offshore include the following phases: NGI Release of anchor hydrodynamic response in the water column, eventually to terminal velocity Penetration in seabed retardation until final tip level reached Set up (thixotropy and reconsolidation) of soil around anchor based on boundary conditions from the penetration stage Loading of anchor holding capacity developed from different type of structures The MSc thesis may incorporate one or more of the phases listed above with a combination of literature review, back analysis of available data and numerical modeling (e.g. PLAXIS, ABAQUS). The thesis will provide the student with a good introduction to offshore geotechnics with relevance to current R&D in the industry. Contact: Lars Andresen, la@ngi.no, T: , M: , Knut H. Andersen, kha@ngi.no, T: , M: , Lars Grande NTNU, lars.grande@ntnu.no; C 2. Anchors PROSJEKTERING AV SUGEANKERE I LAGDELTE JORDARTER Prosjektering av sugeankere i leire er en forholdsvis rett fram sak. Men av og til står man overfor mer problematiske grunnforhold, for eksempel lagdelt sand og leire. I slike profiler er det en del varierende erfaringer. Å få ankrene ned til ønsket dybde er en av utfordringene. Etterberegninger viser at selv om vi i og for seg kan designe ankere på en fornuftig måte, selv i kompliserte jordprofiler, så er det langt fra alt vi skjønner av det som foregår av spenningsendringer, bruddmekanismer, drenasje, vannstrøm m.m. under installasjonen. NGI Prosjekt/Hoved oppgave: Måledata kan gi grunnlag for videre utvikling av beregning for sugeankere. Potensialet er at konseptet kan utvikles til å bli mer egnet også på vanskeligere grunnforhold der man hittil har bedømt risikoen med bruk av sugeankere til å være for stor. Kontaktperson: Per Magne Aas, pma@ngi.no, T: M: Lars Grande, lars.grande@ntnu.no M:

6 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA C 3. Wind turbine foundation FUNDAMENTERING AV VINDTURBINER Vindkraft er en fornybar og utslippsfri energiressurs. Offshore vindturbiner er aktuelle konstruksjoner for utvikling av denne ressursen. Dette er konstruksjoner som utsettes for vekslende last både fra vind og bølger. Siden en vindpark består av et stort antall vindturbiner over et relativt stort område er det viktig at fundamenteringsløsningen som benyttes er optimal og robust. NGI Oppgaven vil gå ut på å evaluere eksisterende beregningsmodeller utviklet for andre typer offshore konstruksjoner for vekslende last og studere deres egenhet for vindmøllefundamenter. Aktuelle fundamentkonsepter vil bli analysert ved hjelp av beregningsmodeller utviklet ved NGI og implementert inn i PLAXIS. Oppgaven vil gi god anledning til å arbeide i tilknytning til pågående prosjekter i NGIs avdeling for Offshoregeoteknikk. Lars Grande, NTNU, Hans Petter Jostad, hpj@ngi.no, T: , M: C 4. OFFSHORE FUNDAMENTER FLERE TEMA A: OFFSHORE BØTTEFUNDAMENTER. Bruk av elementmetoden (PLAXIS) for vurdering av setninger (soft soil/ hardening soil model) med sammenligning med klassiske metoder med elastisk løsning for spenningsfordelingen mot dybde. Multiconsult flere studenter 2012 C C 6. B: OFFSHORE SUBSEA FUNDAMENTER. Landeanalyser. Utvikling av beregningsmetodikk for landeanalyser av undervannskonstruksjoner. Oppgaven ligger i grensesjiktet hydrodynamikk/ geoteknikk og involverer beregninger av dynamiske krefter under installasjon og bæreevne/ utvaskning under landing. CFD modellering hadde vært en fordel. Oppgaven bør fortrinnsvis gå over i en hovedoppgave. C: EROSJONSANALYSER RUNDT SUBSEA FUNDAMENTER. Oppgaven ligger i grensesjiktet hydrodynamikk/ geoteknikk og involverer beregninger av amplifikasjon av strøm rundt undervannskonstruksjoner og beregning av erosjonsrater både i sand og finkornige jordarter. CFD modellering hadde vært en fordel. Oppgaven kan gå over i en hovedoppgave. Kontaktperson: Arnfinn Emdal, NTNU, Erik Tørum, Sintef. LONG TERM DEFORMATION BEHAVIOUR OF OFFSHORE WINDTURBINE FOUNDATIONS Offshore windturbine foundations have to be designed for cyclic wind and wave actions. Often long term deformation behavior becomes a critical design aspect. To date, mostly semi empirical design approaches are used to work out the long term behavior. Such a tool has been implemented at NTNU in the FE software package Plaxis. Aim of the project is to verify the implementation by back analysis of literature data. The calculation tool could also be refined within the project. Required: Analytical skills and motivation. Of advatage but not required is Fortran experience. Contact: NTNU, Thomas Benz. SAND CATCH/TRAPPING AROUND WIND TURBINE FOUNDATIONS What can be learnt from experience from sand catching installations along shorelines. How can this be used to protect wind turbine foundations on shallow waters? Contact: NTNU, Steinar Nordal, NN NTNU

7 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA C 7. OFFSHORE SOIL STRUCTURE INTERACTION TASKS FROM DNV A: PLASTIC DEFORMATION OF CLAY AND SAND DUE TO CYCLIC LOADING IN CONNECTION WITH STRUCTURAL WELL INTEGRITY DURING WELL OPERATIONS. The work is expected to include a literature study and SPLICE analyses. Contact person in DNV: Jan Holme (jan.holme@dnv.com) B: DYNAMIC DAMPING OF CLAY AND SAND IN CONNECTION WITH STRUCTURAL WELL INTEGRITY DURING WELL OPERATIONS. The work is expected to include a literature study and recommendations based on this. Contact person in DNV: Jan Holme (jan.holme@dnv.com) C: PARAMETRIC STUDY OF SOIL MODELS FOR MONOPILES FOR WINDTURBINES. Primary aspects to be studied are the effect of pile diameter, depth below terrain surface and loading rate. The work is expected to include PLAXIS analyses and if possible tests in the laboratory. Contact person in DNV: Liv Hamre (liv.hamre@dnv.com) D: DAMPING AND STIFFNESS OF SAND OR EROSION PROTECTION DEPENDANT ON GRAIN SIZE AND LOAD RATE IN CONNECTION WITH MONOPILES FOR WINDTURBINES. Contact person in DNV: Liv Hamre (liv.hamre@dnv.com) DnV Det norske Veritas More than one student possible.

8 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA 8 D: FELT OG LABORATORIEUNDERSØKELSER 2012 D D 2. Vibrasjoner og rystelser. Kvikkleire. Feltundersøkelse. STRUKTURNEDBRYTING I KVIKKLEIRE FRA RYSTELSER? Structural degradation of quick clay from vibration? Det har etter raset i Kattmarka blitt økt fokus på i hvilken grad rystelser kan forårsake nedbrytning av struktur i kvikkleire. Hvilke tøyningsnivåer og hvor stort antall sykler kan være nødvendig for å bryte ned materialet slik at en reell fare for brudd i materialet kan oppstå. Prosjektet er tenkt som en eksperimentell oppgave hvor kvikkleire utsettes for syklisk belastning under enkle forsøksbetingelser. Forsøksutstyr med intrumentering er tenkt bygget opp som del av oppgaven. Programmering i Matlab eller LabView. Arnfinn Emdal, NTNU, Per Østensen, NTNU STYRKE AV REKONSOLIDERT KVIKKLEIRE AVANSERT PRØVETAKING BLOKKPRØVETAKING I forbindelse med utbygginger i Midt Norge og Østlandsområdet kan det være aktuelt å vurdere tidsutviklingen av styrkeoppbygging i leirer som har blitt fullstendig omrørt som resultat av byggeprosedyrer. Det er aktuelt å gjøre feltforsøk med omrøring av sensitive leirer, installere forskjellige element i den omrørte sonen og måle effektene ved varierende tidsperioder etter installasjon. Prøvetaking med NTNU Geoteknikks blokkprøvetaker inngår. Multiconsult Se også beskrivelse under Oppfølging av arbeider i dyputgraving Møllenberg Arnfinn Emdal, NTNU 2012 D 3. Treaks HVILKEN EFFEKT HAR FORSØKSHASTIGHET VED BESTEMMELSE AV PARAMETERE FOR SENSITIV LEIRE Denne oppgaven innebærer laboratoriearbeid med treaks og ødometer og vil omfatte forsøkskjøring med varierende pålastningshastighet for å studere hvordan styrketak og stivhet påvirkes av dette. Arnfinn Emdal, NTNU, PhD stud. Anders Gylland, NTNU 2012 D 4. Utvikling av BRUK AV LETTKLINKER (LWCA) I BYGGE OG ANLEGGSINDUSTRIEN FLERE materialeegenskaper OPPGAVETEMA og Light weight aggregates for civil engineering purposes bruksområder Oppgaven inngår i SINTEF/NTNU s langsiktige forskning på materialegenskaper for lette fyllmasser. Den kan inneholde flere elementer: Bestemmelse av hviletrykkskoeffisient K o Isolasjonsegenskaper Samvirke mellom lettklinker og andre produkter Kvalitetskontroll i felt Numeriske modeller for LWCA Utvikling av nye konsepter og bruks områder. Samarbeid: SINTEF/NTNU/MAXIT Endre Høva, SINTEF, Arnfinn Emdal, NTNU. SINTEF/NTNU /MAXIT

9 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA D 5. LAB PROSEDYRER FOR BRUK AV RHEOMETER (LAB VINGEBOR) Det er et problem å måle meget lav skjærstyrke i bløte leirer (ie. mindre enn 5 kpa). Et nytt instrument, rheometer, kan benyttes til dette, men det er enda ikke fastsatt prosedyrer for hvordan utstyret skal brukes. NGI Prosjektoppgave: Sette seg inn i problemstillingen. Litteraturstudier på måling av lave skjærstyrker og informasjon om rheometeret. Hovedoppgave: Vurdere prosedyrer for bruk av rheometer og anvende på måling av skjærstyrke på bløte leirer. Kontaktpersoner: NTNU: Arnfinn Emdal NGI: Tom Lunne, tlu@ngi.no, T: , M: , Morten Sjursen, mas@ngi.no, T: , M: D 6. LAB EFFEKT AV TEMPERATUR PÅ MÅLTE LAB DATA NGI har et pågående prosjekt i samarbeid med industrien for å se på effekten av temperatur på de parameterne man måler i standardiserte laboratorieforsøk, som triaksog ødometerforsøk. NGI Prosjektoppgave: Gjennomgå problemstillingen og tilgjengelige data. Hovedoppgave: Bruke NGIs eller NTNUs nye klimarom. Kjøre parallelle forsøk ved forskjellige temperaturer, for eksempel på på materialer som er dokumentert på tidligere. Kontaktpersoner: NTNU: Arnfinn Emdal NGI: Tom Lunne, tlu@ngi.no, T: , M: , Morten Sjursen, mas@ngi.no, T: , M: D 7. LAB BENDER ELEMENT MÅLING I TRIAKS CELLE Måling av dynamisk stivhet ved bølgeforplantning gjennom treaksprøver. Vurdering av konsolideringsforhold og prøveforstyrrelse. Mulig sammenligning med feltforsøk. Kontaktpersoner: NTNU: Arnfinn Emdal, Steinar Nordal 2012 D 8. LAB/FELT SYKLISK TREAKSTESTING PÅ BLOKKPRØVER NTNU Geoteknikks nye blokkprøvetaker skal benyttes til å ta høykvalitetsprøver i leire evt siltig leire og prøvene skal testes i treaks under syklisk belastning. Kontaktpersoner: NTNU: Arnfinn Emdal, Steinar Nordal 2012 D 9. FELT BLOKKPRØVETAKING I SILTIGE MASSER Det kan være vanskelig å ta uforstyrrede prøver i siltige masser selv med blokkprøvateker. Dette ønskes undersøkt for å finne grensen for hva som kan utføres med hell og hvilke prosedyrer som egner seg best. Kontaktpersoner: NTNU: Arnfinn Emdal, Steinar Nordal

10 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA D 10. LAB MODELLFORSØK PÅ CPT I SILT Oppgaven vil bestå i modellforsøk i samarbeid med PhD student Priscilla Lopez for å klarlegge bruddmekanismen rundt en penetrerende trykksonderingsspiss i silt. Etter penetrasjon blir jordprøven frosset for å bevare bruddmønster som så studeres ved å splitte den frosne prøven. Det kan bli aktuelt å kombinere nye forsøk i lab med måling av poretrykk og akselerasjoner under penetrasjon. Kontaktpersoner: NTNU: Steinar Nordal, Ana Priscilla Paniagua Lopez

11 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA 11 E: SKRED OG STABILITETSVURDERINGER 2012 E 1. General geohazards Slide evaluations Earthquakes POSSIBLE TOPICS FOR PROJECT AND MASTER THESES ICG RELATED ACTIVITIES Several different topics for project and master theses are outlined below. Detailed study of specific large landslides / debris flows Landslide hazard mapping at regional scale Empirical vs. analytical methods Mapping of earthquake induced landslide hazard using GIS Evaluation of effects of soil response on earthquake motion using empirical and analytical methods Effects of non linear soil behaviour on seismic soil structure interaction (SSI) for large offshore foundations Particularly for the MSc fellows in Geotechnics and geohazards, several of the topics may be linked to geohazard problems you may have in your home countries. The proposed tasks should hence be further elaborated in agreement with the division staff or other ICG members. Samarbeid: ICG partners Farrokh Nadim, ICG/NTNU 2012 E 3. Skred SKREDSIKRING UTFORMING OG DIMENSJONERING (FLERE OPPGAVER) Bakgrunn for oppgaven Økt nedbørsmengde i fremtiden og dermed høyere sannsynlighet for skred setter fokus på behovet for vurdering av grunnlag for valg av skredsikringstype og dimensjoneringsmetode. Hovedmålsetning: Vurdere akseptnivå som er brukt ved de ulike skredsikringstiltak i dag. Vurdere hvilke sikringstiltak som er hensiktsmessige for ulike skredtyper: Sikkerhetsnivå få en oversikt over det sikkerhetsnivå som er lagt til grunn under planlegging av skredsikring Skredsikringsmetoder: finne mangler ved den enkelte skredsikringsmetoden finne kostnadseffektive sikringstiltak for forskjellige skredtyper spesielle titak: gabionmurer: finne effekten av gabionmurer Arbeidets innhold: vurdere sikkerhetsnivå som er lagt til grunn for skredsikringsprosjekter som er utført, datainnsamilng fra ulike tiltak i hele landet gjennomgå utførte prosjekter: vurdering av sikkerhetsnivå, vurdering av deres effekt/mangler gabionmurer: litteraturstudium av effekten, testing av murer i en skredbane Arnfinn Emdal, NTNU Jan Otto Larsen, UNIS/Vegdirektoratet, jan otto.larsen@vegvesen.no Harald Norem, Vegdirektoratet, harald.norem@vegvesen.no International Centre for Geohazards (ICG) Statens vegvesen

12 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA E 4. Skred VANNRELATERTE SKREDTYPER Klimaendringer innebærer en økning i nedbørmengde og høyere sannsynlighet for vannrelaterte skredtyper, slik som flomskred eller sørpeskred. Hovedmålsetning: Vurdere om det er større hyppighet av vannrelaterte skred i dag enn tidligere. Utredning av utløsningsforhold for disse typer skred. Vurdere utforming og dimensjonering av skredsikringstiltak mot vannrelaterte skredtyper. Arbeidets innhold: studere registrerte data om skred og flom når det gjelder hendelser på veg for å finne utviklingstrekk som tilsier forandring i skredfrekvens avhengig av type skred,. studier av bevegelsesmønstre og laster til vannreaterte skred nye metoder for sikring: utforming og dimensjonering av skredsikring kritisk gjennomgang av registreringer og forslag til forbedringer av datagrunnlaget Arnfinn Emdal, NTNU Jan Otto Larsen, UNIS/Vegdirektoratet, jan otto.larsen@vegvesen.no Harald Norem, Vegdirektoratet, harald.norem@vegvesen.no Statens vegvesen 2012 E E 6. Dynamikk Steinsprang Rasoverbygg (En innledende studie av dette er gjort høsten Egnet for fortsettelse) SKREDTYPER: STEINSKRED Økt nedbørsmengde i fremtiden og dermed høyere sannsynlighet for skred setter fokus på behovet for vurdering av grunnlag for valg av skredsikringstype og dimensjoneringsmetoder. Steinskred er den typen skred som hyppigst fører til stenging av våre riks og fylkesveger. Vi har derfor et stort behov for å finne gode kriterier for dimensjonering og utforming av tiltak. Hovedmålsetning: Dimensjonering og utforming av steinskred: vurdere simuleringsmodeller for steinskred, CRSP mot Rockfall. skredoverbygg: dimensjonering og utforming (videreføre oppgaven til Roger Ebeltoft) Arbeidets innhold: gjøre seg kjent med simuleringsmodellene og gjennomføre en sammenligning av blokkbevegelse ved hastigheter, spranghøyder, utløpslengder. sensitivitetsstudie av inngangsparametere. gjennomgang av utført feltprøving på skredoverbygg utført i Rombaken Arnfinn Emdal, NTNU Jan Otto Larsen, Vegdirektoratet, jan otto.larsen@vegvesen.no ROCK SLOPE STABILITY Develop a stereographic projection tool for Matlab or other math codes. The tool should be able to visualize joint sets in 3D. It shall also incorporate calculation routines for toppling failure and 3D wedge failure. Basic rock mechanics knowledge is an advantage. Contact: Thomas Benz, NTNU Statens vegvesen

13 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA E 7. BREMSEVIRKNING AV TRÆR VED SNØSKRED En problemstilling som har dukket opp mange, mange ganger uten en god løsning er bremsevirkningen som skog med gitt tetthet har på skred, og omvendt hvor store skader i skogen som må forventes av et skred med gitt størrelse. Særlig det første spørsmålet er oftest knyttet til snøskredsimuleringer med en eller annen numerisk modell. Er det nødvendig å forandre modellene for å kunne simulere effekten av skogen, eller holder det med å modifisere friksjonsparametrene? Dersom det er tilfelle, hvor mye endrer seg disse parametrene i avhengighet av antall trær per flateenhet og gjennomsnittlig trediameter? Hvis trærne har stor avstand fra hverandre, kan man finne svaret fra motstanden av et enkelt tre og antall trær per flateenhet, men dette har liten praktisk betydning. Hvis skogen står tett, påvirker forstyrrelsen av strømningen fra et tre også strømningen rundt nabotrærne og effekten kan ikke beregnes på en enkel måte. Det finnes noen få publikasjoner om snøskred i skog, bl.a. (Takeuchi, Y. et al., Annals Glaciol. 52(58), 2011). Første trinn i prosjektet kunne være et grundig litteratursøk og kontakter med instituttene i Alpene, Russland og Japan, eventuelt Amerika for å se om de har upubliserte data som kan brukes til etterregninger o.l. Men jeg tror ikke det holder med dette. Jeg foreslår enkle laboratorieeksperimenter på en glidebane med et finkornet materiale, omtrent i målestokk 1:50 1:200. Skogen simuleres for eksempel med spikre av forskjellig tykkelse og distanse som kan settes inn over en viss lengde i den ene halvparten av glidebanen mens den andre sida ikke får skog for å kunne sammenligne skred uten og med skog. Fronthastigheten og flytehøyden måles med hjelp av videoopptak normalt til glidebanen og fra sidene (det skulle knapt holde med normalt videoutstyr). Modellskred med og uten skog etterregnes med forskjellige modeller. I tillegg kan energitapet eller kraften utøvet av et enkelt tre beregnes omtrentlig dersom man finner en passende definisjon av Reynolds tallet for granulære og viskoplastiske medier. Det finnes noen tanker om dette i litteraturen, og Arash Zakeri (tidligere doktorgradstudent på ICG) fant interessante sammenhenger for leire i sine forsøk i Minneapolis. Det skulle da være mulig å komme til relativt pålitelige resultater selv ved oppskalering til naturlige snøskred. I andre delen av prosjektet kan man bruke disse eksperimentelle resultatene for å tilpasse parametrene av en eller noen få utvalgte dynamiske modeller. Hovedkandidater er PCM modellen, som brukes ofte i Norge og Amerika, og modeller av Voellmy typen. For PCM eller NIS modellen har vi også mulighet til å forandre modellen selv, for eksempel gjennom en ny motstandsterm. Forresten er det også av interesse å se hvordan den statistiske alfa beta modellen reagerer på skog. Arnfinn Emdal, NTNU Dieter Issler, dieter.issler@ngi.no NGI

14 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA 14 F: ARKTISK GEOTEKNIKK SAMARBEID MED UNIS 2012 F F 2. Grunnundersøkelse soil investigation. Frozen ground. Arktisk teknologi MELTING PERMAFROST AND/OR PERMAFROST SOILS PROPERTIES Climate change will change the thermal regime of permafrost globally, and for this project the goal is to sample and test different permafrost soils and to study behaviour under different temperatures. Change of temperature regime in permafrost can have significant effects on bearing capacity and stability of permafrost soils in a construction context. Sampling techniques in permafrost soils o State of the art o Field and laboratory work (triaxial testing, oedometer testing, uniaxial testing, routine tests, ice content, unfrozen water content) o Theoretical study Sounding techniques and equipment for permafrost o State of the art o Field and laboratory work o Evaluate methods thru combination with sampling and laboratory studies o Theoretical study Thermal regime and properties of permafrost soils o Coastal soils o River delta soils o Mechanical properties in a changing climate o Physical properties of soils Contact: Lars Grande, lars.grande@ntnu.no Jomar Finseth, jomar.finseth@sintef.no FUNDAMENTERING PÅ PERMAFROST VENTILERT FYLLING Fundamentering på isrik permafrost forutsetter at varmen fra bygget ikke varmer opp og tiner underliggende permafrost. Tining av permafrost kan medføre store setnings og stabilitetsproblem En metode for å sikre at permafrosten holdes kald, er å benytte en ventilert fylling der kald vinterluft sirkuleres gjennom fyllingen. SINTEF/UNIS NTNU Geotechnics students at Svalbard can choose 15 CR project. (TBA4511 Geoteknikk fordypningsprosjekt) NORUT Narvik INSTANES POLAR AS Oppgaven består av følgende deler: vurdere erfaringer med ventilerte fyllinger i Longyearbyen og Sveagruva, vurdere eksiterende dimensjoneringskriterier for ventilerte fyllinger, modellering og optimalisering av ventilerte fyllinger på Svalbard. Arne Instanes (arne@instanes.no), Tlf Instanes Polar AS Bjørn Bergan, NORUT (bjornb@tek.norut.no) Tlf Lars Grande, lars.grande@ntnu.no

15 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA F 3. LØSMASSEANKER FOR KAI, I PERMAFROST Lokalisert på Hotellneset i Longyearbyen, Svalbard, ligger en eldre utskipningskai bygget for kulltransport fra gruvene rundt byen. Dagens konstruksjon er i hovedsak basert på trepeler i sjøbunn med forankring i bakenforliggende masser. Store Norske Spitsbergen Kullkompani har gjennom flere år vurdert å bygge ny kaikonstruksjon og i den sammenheng vil det være aktuelt å se på egenskaper og kapasiteter i bakenforliggende masser, i forhold til forankring av kaikonstruksjonen. Oppgaven innebærer både arbeid i felt/lab og bruk av analyse/beregningsverktøy. Oppgaven forutsetter minimum 3 4 mnd opphold på UNIS våren Interesting topics for a master project: Geotechnical survey, both on land and offshore, in both frozen and non frozen materials Stability Sheet pile wall and pile calculations Loads from sea and ice Alternative quay solutions UNIS/SINTEF NTNU Geotechnics students at Svalbard can choose 15 CR project. (TBA4511 Geoteknikk fordypningsprosjekt) 2012 F 4. KONTAKTPERSON: Jomar Finseth, UNIS. Mail: jomar.finseth@sintef.no Tlf: Lars Grande, lars.grande@ntnu.no GEOTEKNISKE SONDERINGS OG PRØVETAKINGSMETODER I PERMAFROST Generelt er det gjennomført få prosjekter når det gjelder sondering i permafrost jord, med unntak av CPT benyttet i sensitive jordarter og varm permafrost. Våren 2012 gjennomføres et masterprosjekt på UNIS der en modifisert totalsonderingsmetode benyttes for å se om det er mulig å gjenkjenne lagdelinger i bakken. Dette prosjektet ser på funn gjort gjennom modifisert totalsondering og sammenligner resultatet med opptatte kjerner. Basert på de resultater som kommer frem gjennom masteroppgaven vil det være nødvendig videreutvikle metoden, evt finne andre passende teknikker, prosedyrer eller utstyr for å gjøre tolkbare sonderinger i frosne løsmasser. Oppgaven kan kombineres med studie av kjerneprøvetaking der fokus være grad av forstyrrelse i selve kjerneprøven, ved ruk dagens metode og utstyr. Prosjektet kan med fordel deles opp i to masterprosjekt som jobbe parallelt. Oppgaven forutsetter minimum 3 4 mnd opphold på UNIS våren KONTAKTPERSON: Jomar Finseth, UNIS. Mail: jomar.finseth@sintef.no Tlf: Lars Grande, lars.grande@ntnu.no å vil av UNIS/SINTEF NTNU Geotechnics students at Svalbard can choose 15 CR project. (TBA4511 Geoteknikk fordypningsprosjekt)

16 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA F 5. GEOFYSISKE OG GEOELEKTRISKE MÅLEMETODER FOR KARTLEGGING AV LAGDELINGER I PERMAFROST (PROSJEKT OG MASTEROPPGAVE) Innenfor geoteknikk er tradisjonelle metoder for kartlegging av lagdeling ofte begrenset til sonderinger eller prøvetaking. Det samme gjelder for permafrost, der en i større grad gjennomfører prøvetaking enn sonderinger. I dette prosjektet er det aktuelt å se på alternative metoder for kartlegging av lagdelinger i permafrost. Bakgrunnen er at det ofte er liten fremkommelighet til boreplasser eller at et område som skal undersøkes er fredet gjennom kulturminneforvaltningen. Metodene som er tenkt brukt er følgende: Georadar Lett seismikk Resistivitetsmålinger Prosjektet er av en slik karakter at det må gjennomføres feltarbeid i løpet av høsten 2012, samt feltarbeid våren 2013 og passer av den grunn best for studenter som ønsker å ha samme tema både for prosjekt og masteroppgave. Oppgaven forutsetter opphold på UNIS minimum to tre uker høsten 2012, samt minimum 3 4 mnd opphold våren UNIS/SINTEF NTNU Geotechnics students at Svalbard can choose 15 CR project. (TBA4511 Geoteknikk fordypningsprosjekt) 2012 F 6. KONTAKTPERSON: Jomar Finseth, UNIS. Mail: jomar.finseth@sintef.no Tlf: Lars Grande, lars.grande@ntnu.no BETONGFUNDAMENT PÅ PERMAFROST I Longyearbyen, Svalbard, er den mest tradisjonsrike fundamenteringsmetoden trepeler, satt ned til 5 6 meter og innfrosset i gysemasse. For byer som Barentsburg og Pyramiden, samt næringsbygg i Longyearbyen og Svea brukes ofte andre fundamenteringsmetoder, som feks plate på mark, grove betongpeler eller tradisjonell fundamentering på bankett under det aktive laget. Masterprosjektet skal fokusere på kartlegging av forskjellige fundamenteringsmetoder med betongfundament, samt ta for seg et gitt antall bygninger for å se på setninger, oppsprekking, evt utglidning. Prosjektet kan videre kombineres med geotekniske felt/lab undersøkelser samt innhenting av temperaturer i permafrost og bruke disse i analyse knyttet til setningsproblematikk. UNIS/SINTEF NTNU Geotechnics students at Svalbard can choose 15 CR project. (TBA4511 Geoteknikk fordypningsprosjekt) KONTAKTPERSON: Jomar Finseth, UNIS. Mail: jomar.finseth@sintef.no Tlf: Lars Grande, lars.grande@ntnu.no

17 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA F 7. VARME TEKNISKE RØR OG SETNINGER, I PERMAFROST Når det gjelder fremføring og fundamentering av varme tekniske rør i arktiske strøk så finnes det et utall forskjellige løsninger og metoder. I Longyearbyen har teknisk etat gått fra en metode med varme rør i rørgate over bakken til nedgraving av rørene mellom kilde og mottaker. Begge metoder har til skapt store problemer i byen, med setninger, lekkasjer og brudd i rørledningen. Ved lekkasje og brudd nær fundamentering av bygninger så kan dette få store konsekvenser ved at varmt vann varmer opp permafrosten, som igjen påvirker bæreevnen. I dette prosjektet vil en fokusere på det termiske bildet rundet nedgravede varme rørledninger og samle materiale for statistikk knyttet til problemstillinger ved slike installasjoner, spesielt rettet mot Longyearbyen, men gjerne andre steder hvis det finnes tilgjengelig materiale. Viktig i denne sammenheng vil det være å se på jordens egenskaper knyttet til bæreevne ved temperaturendringer. Oppgaven forutsetter minimum 3 4 mnd opphold på UNIS våren Topics: Construction techniques Thermal regime, both monitoring and theory Settlements Insulation techniques Breakage intervals, breakage reasons and consequence evaluation UNIS/SINTEF NTNU Geotechnics students at Svalbard can choose 15 CR project. (TBA4511 Geoteknikk fordypningsprosjekt) 2012 F 8. Erosion protection of arctic coastlines KONTAKTPERSON: Jomar Finseth, UNIS. Mail: jomar.finseth@sintef.no Tlf: Lars Grande, lars.grande@ntnu.no Human activity is increasing in Arctic seas, partly due to less severe sea ice conditions and partly due to increased focus on resources up north. The construction of coastal infrastructure like harbours and break waters, roads, near shore settlements, landfall of cables and pipelines will require means of controlling the coastal erosion. Several strategies are proposed for artificial protection mats. One proposal is to cast concrete pads with flexible reinforcement. A research proposal is launched for testing this in Longyearbyen. Tasks: Literature review on concrete mats as coastal protection, generally and for arctic conditions in particular Looking into the proposed projects in Longyearbyen and propose monitoring strategies (sensors, observations, mapping etc.) In case the proposed research project succeeds in getting financing, it may start already in the summer In that case it may be beneficial to participate in the field work already in the summer season 2012 in cooperation with LNSS. Lars Grande, NTNU/UNIS NTNU Geotechnics students at Svalbard and choose 15 CR project. (TBA4511 Geoteknikk fordypningsprosjekt)

18 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA F 9. Skred SKRED OG SKREDSIKRING SVALBARD Aktuelle tema Skredsikring i Longyearbyen (i Nybyen) og i Svea. Se på skredutløp fra de skred som har gått de seinere år og se om den empiriske modellen fra NGI har gyldighet på Svalbard. Klimaendringer i Arktis, og vurdere hva dette eventuelt kan føre til av endrede forhold med hensyn til skred. Vurdering av skredfare for et nytt veganlegg til en fremtidig gruve i Operafjellet. Dette kan være to masterarbeid, med et eventuelt forprosjekt. Utforming av anleggsrigg Lunckefjell i samarbeid med SNSK og Vegdekke Prosedyre for skredvarsling på anlegg Lunckefjell i samarbeid med SNSK Jan Otto Larsen, NTNU/UNIS/SVV NTNU Geotechnics students at Svalbard and choose 15 CR project. (TBA4511 Geoteknikk fordypningsp rosjekt)

19 NTNU GEOTEKNIKK PROSJEKTFORSLAG FOR STUDENTER PÅ STUDIERETNING K OG BA 19 FORKLARINGER FORKORTELSER ICG: International Centre for Geohazards. Dette er et samarbeidsprosjekt mellom de store norske institusjoner for å fremme forskning innen naturkatastrofer og risikovurderinger av geoteknisk karakter. Partnere: NGI, Norsar, UiO, NTNU, NGU. En stor del av vår pågående forskning er for tiden koblet til denne aktiviteten. PLAXIS 3D: Vi har svært god kontakt med FEM miljøet hos PLAXIS i Nederland og har derfor felles interesse i bruk av PLAXISproduktene for studier av geotekniske fenomener. Det nyeste er den 3 dimensjonale versjon av PLAXIS som gjør det mulig å studere 3D effekter ved konstruksjoner. ABAQUS: Dette er et multifunksjons 3D som er i stand til å regne på svært mange ingeniørproblemer. For tiden er vår interessert i å modeller konstruksjoner av skall typen i samvirke med jord. GeoSuite: Dette er et felles norsk/nordisk prosjekt for å lage et totalverktøy for geoteknisk prosjektering. Prosjektet er et samarbeid mellom NTNU, NGI, Multiconsult, ViaNova, SINTEF og Statens Vegvesen, Vegdirektoratet. UNIS: Universitetsstudiene på Svalbard. Faggruppe for Geoteknikk har godt inngrep med UNIS og har hatt flere studenter på kortere eller lengre opphold på Svalbard. Lars Grande er professor II ved UNIS og er vår kontakt mot aktivitetene der. UCD: University College Dublin. Gjennom flere gjesteforskeropphold fra Mike Long, har vi etablert god kontakt med dette fagmiljøet. Long skal være ved NTNU som gjesteprofessor høsten DNV: DNV Høvik jobber med mange geotekniske problemstiller rettet mot offshore industrien. I avdeling Subsea & Foundation ønsker DNV å knytte til seg studenter med geoteknikk som spesialfelt, og DNV kan tilby både prosjektoppgaver, sommerjobber og hovedoppgaver. APL: Advanced Production and Loading er et Arendalbasert firma med ca. 160 ansatte. Selskapet er markedsledende innen utvikling, prosjektering og salg av systemer for offshoreproduksjon, og spesialiserer seg innen lagring og produksjon av olje og gass på skip. GeoVita: Geoteknisk konsulentfirma i Oslo. NGI: Norges geotekniske institutt ligger i Oslo ved Ullevål og har aktiviteter innen alle geoteknikk og geologidisipliner. SINTEF: I Trondheim. Norges største forskningsinstitusjon. Vi samarbeider med SINTEF Byggforsk avdeling berg og geoteknikk. Multiconsult: Et av norges største multidisiplin konsulentfirmaer. Egen geoteknisk avdeling tidligere NOTEBY. Beliggenhet Skøyen. Maxit: Internasjonalt konsern som produserer lettklinker. I Norge produserer maxit leca i løsvekt og i blokker og andre konstruksjonselement. maxit er under endring og vi fremover også finnes på norge.no. Rambøll: Nordisk konsern som har stor geoteknikkavdeling i Trondheim, tidligere Kummeneje og Scandiaconsult. Reinertsen: Konsern med konsulent og entreprenørtjenester innen byggeteknikk offshore og onshore. SVV: Statens vegvesen. En av våre samarbeidspartnere gjennom mange år. Både ute hos vegkontor og i vegdirektoratet på Brun i Oslo har våre studenter arbeidet med prosjekter og hovedoppgaver. Sweco Norge AS: Sweco er et skandinavisk multidisiplin konsern med Sweco Norge AS som underavdeling. Norconsult: Et av norges største multidisiplin konsulentfirmaer. Egen geoteknisk avdeling. GISSAC: Geosynthetics Innovative Sustainable Solutions for Arctic Climate.