Prøvetaking - fra valg av utstyr til vurdering av prøvekvalitet. Prøving i laboratoriet spesialforsøk 21 Mai

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "Prøvetaking - fra valg av utstyr til vurdering av prøvekvalitet. Prøving i laboratoriet spesialforsøk 21 Mai"

Brita Jensen
6 år siden
Visninger:

1 Prøvetaking - fra valg av utstyr til vurdering av prøvekvalitet Prøving i laboratoriet spesialforsøk 21 Mai

2 Prøving i Laboratoriet - spesialforsøk 1. Innledning 2. Ødometerforsøk 3. Treaksialforsøk 4. Direkteskjærforsøk 5. Skjærbølgehastighetsmåling med Bender Elements 6. Prøveforstyrrelsers innvirkning på resultater fra avanserte tester

3 Prøving i Laboratoriet Ødometerforsøk Hvorfor kjører vi ødometerforsøk? For å finne jordas deformasjonsegenskaper Følgende parameter kan vi få fra et ødometerforsøk prekonsolideringspenningen, p c spenningshistorien til jorda Spenningsmodulen, M For å kalkulere setninger Konsolideringskoeffisienten, c v for å finne hvor fort setningene kommer. Permeabilitetskoeffisienten, k Hvor permeabel er jorda

4 Prøving i Laboratoriet Ødometerforsøk Eksempel fra et CRS-forsøk p c Prekonsolidering spenningen Effective vertical stress, v vs axial strain, v Coefficient of permeability, k, vs axial strain, v

5 Prøving i Laboratoriet Ødometerforsøk Spenningsmodul, M, MPa Modul mot dybde Kan bli brukt for beregning av langtidssetninger for en struktur

Prøving i Laboratoriet Ødometerforsøk Metoder og utstyr Typisk ødometerring har et areal på 20cm 2 (diameter 50mm) eller 35cm 2 (diameter 67mm) 20cm 2 passer til prøver

6 Prøving i Laboratoriet Ødometerforsøk Metoder og utstyr Typisk ødometerring har et areal på 20cm 2 (diameter 50mm) eller 35cm 2 (diameter 67mm) 20cm 2 passer til prøver fra 54mm sylindre 35cm 2 passer til 72mm eller 75mm sylindre Vanlig høyde på ringen er 20mm. For planlegging: ca 5cm av en sylinder er nok materialet til et ødometerforsøk.

7 Prøving i Laboratoriet Ødometerforsøk Metoder og utstyr Innbyggingsutstyr og selve innbyggingen

8 Prøving i Laboratoriet Ødometerforsøk Metoder og utstyr Ferdig montert prøve i ødometercelle

9 Prøving i Laboratoriet Ødometerforsøk Metoder og utstyr Trinnvis ødometer (IL-ødometer) Spenninger, eller lasten på forsøket, påføres i trinn. Det betyr at lasten holdes konstant i et gitt tidsrom kalt trinntid. Blir mer og mer brukt igjen. Kontinuerlig ødometerforsøk Kontinuerlig lastpåføring, mens last, poretrykk og deformasjon registreres. To forskjellig styringer er vanlig CRS eller CPR. CRS prøven trykkes sammen ved en lav konstant hastighet, CPR reguleres hastigheten slik at forholdet mellom poretrykk og totalspenningene holdes konstant

10 Prøving i Laboratoriet Treaksialforsøk Hvorfor kjører vi treaksialforsøk? For å finne jordas styrkeparametre. Forsøket kan kjøres på uendelig mange forskjellige måter Udrenert / drenert / syklisk osv. Jeg vil bare ta for meg to typer treaksialtest. De to vanligste typene av tester vi kjører både offshore og onshore (CAUA og CAUP)

Tester for å finne nødvendige parametere for kapasitet av et sugeanker F 20 18 16 CAU a 12

-12-8 -4 0 Axial strain, a, % Shear stress, = ( a- r)/2 kpa 40 30 20 10 0 0 4 8 12 16 20

11 Tester for å finne nødvendige parametere for kapasitet av et sugeanker F CAU a CAU p Bruddfigur Shear stress, = ( a- r)/2 kpa Axial strain, a, % Shear stress, = ( a- r)/2 kpa Axial strain, a, % DSS 50 Shear stress, = ( a- r)/2 kpa Shear strain, a, %

12 Prøving i Laboratoriet Treaksialforsøk Metoder og utstyr Prøven (som er to ganger høyere enn sin diameter) blir bygget inn i en membran og satt i en vannfylt celle. Prøven settes så tilbake til spenningstilstanden den hadde in situ. Etter konsolidering skjæres prøven til brudd enten aktivt eller passivt. Det vanlige er å kjøre til brudd udrenert. De vanligste forsøkene vi kjører er: CAUA - anisotropt konsolidert aktiv udrenert skjæring. CAUP - anisotropt konsolidert passiv udrenert skjæring. Aktivt betyr at vertikallasten økes (horisontalt holdes konstant). Passivt betyr vertikallasten minskes (horisontallasten holdes konstant). Med dagens utstyr kan en selvfølgelig heller holde vertikallasten konstant, mens horisontal lasten økes eller minskes (men det krever noe mer styring av et forøk).

13 Prøving i Laboratoriet Treaksialforsøk Metoder og utstyr Montering av membran

14 Prøving i Laboratoriet Treaksialforsøk Metoder og utstyr Prøven ferdig montert før den settes inn i cellen

Treaksialtest CAUA Shear stress, = ( a- r)/2 kpa 50 40 Shear stress 30

15 Treaksialtest CAUA Shear stress, = ( a- r)/2 kpa Shear stress Udrenert skjærstyrke 0 Axial Strain Axial strain, a, %

16 Treaksialtest CAUP 10 Shear stress, = ( a- r)/2 kpa Axial strain, a, %

17 Prøving i Laboratoriet Direkte simpel skjærforsøk (DSS) Metoder og utstyr Prøven er generelt lik en ødometertest. Men der en ødometertest bygges inn i en stålring, bygges DSS-forsøket inn i en ståltrådforsterket membran. Prøven settes så tilbake til spenningstilstanden den hadde in situ. For å sikre at prøven spenner ut mot membranen blir ofte disse testene først lastet opp mot p c før den lastes tilbake til in situ effektiv vertiaklspenning (p0 ). Etter konsolidering kjøres prøven til brudd ved en horisontal forskyvning ved konstant volum. Det kreves igjen ca 5 cm uforstyrret materialet for å få nok materialet. Testen tar i snitt tre dager.

18 Prøving i Laboratoriet Direkte simpel skjærforsøk (DSS) Metoder og utstyr Montering av DSS prøve

19 Prøving i Laboratoriet Direkte simpel skjærforsøk (DSS) Metoder og utstyr Ferdig montert

Direkte simpel skjær (DSS) test Sample Shear stress, = ( a- r)/2 kpa 50 40 30 20 10 Konsolidere

20 Direkte simpel skjær (DSS) test Sample Shear stress, = ( a- r)/2 kpa Konsolidere prøven til in situ spenninger for så å teste horisontal kapasiteten Shear strain, a, %

21 Resultater fra en serie av CAUA, CAUP og DSS tester Det lages tre forskjellige skjærstyrkeprofiler 0 4 Triaxial Extension DSS Triaxial ExtensionDSS Triaxial Compression Depth,m 8 12 s u,caup s u,dss 16 s u,caup Undrained shear strength, su, kpa

22 Bender element testing Testen blir gjort for å finne skjærmodulen Gmax. Resultater kan også brukes i sammenheng med in situ tester. Forskning har vist at Bender Element testing også kan kvantifisere prøveforstyrrelse. Kan kun henvise forskning utført av: Melissa Landon, Don Degroot and Thomas Sheahan

23 Bender element testing Testen utføres ved at det genereres en bølge som sendes gjennom prøven. En sensor tar i mot signalet. Tiden det tar registreres og hastigheten kan beregnes.

24 Måling av V vh Bender Elements Courtesy of Prof. D.DeGroot, UMass

25 Prøveforstyrrelser Hva er det for noe? Hvor viktig er det? Kan vi kvantifisere det? Kan vi gjøre noe? Resultater fra FOU på NGI de siste 15 år

26 Hva er prøveforstyrrelse? Delvis eller fullstendig ødeleggelse av en prøves struktur (fortrinnsvis leire) Graden av prøveforstyrrelse avhenger av flere ting: Jordens egenskaper (sensitiviteten, OCR, mineralogien og lignende.) Noen leirer er mye mer følsom for prøveforstyrrelse Prøvetakerutstyret tykkelse på sylinderen kuttekniv vinkel friksjon på innsiden av sylinderen Spennings avlastning

27 Eksempler på prøveforstyrelse Resultater fra CRS ødometertest Lierstranda-leire 12,3 m dybde

28 Onsøyleire Prekonsolidering spenningen,p c, P c Resultater fra blokk og 54mm prøvetaker

29 Resultater fra skjæringen i CAUA tester Udrenert skjærstyrke, s u Lierstranda leire fra 6.1m dybde

30 Onsøyleire Resultater fra CAUA tester Block samples 54 mm samples

31 Klassisk eksempel fra Troll feltet i Nordsjøen God prøve med intakt struktur Totalt ødelagt struktur Resultat CRSC ødometer test

32 Metoder for å identifisere prøveforstyrrelse Visuell beskrivelse Enaksialt trykkforsøk X-ray Ødometertesting Treaksialtesting Bender element testing (skjærbølgehastigheten)

Like dokumenter

KS-peler i passiv sone for stabilisering av spuntgroper. Dr. Philos Kjell Karlsrud Ekpert rådgiver, NGI

KS-peler i passiv sone for stabilisering av spuntgroper Dr. Philos Kjell Karlsrud Ekpert rådgiver, NGI Innhold Prinsipper for stabilisering og beregningsmetoder Skjærstyrke av KS stabiliserte norske leirer