TEKNOLOGIDAGENE 2012 Kvikkleire En nasjonal satsing på sikkerhet i kvikkleireområder oktober 2012, Trondheim

Transkript

1 SIKKERHETSPRINSIPPER Arnfinn Emdal NTNU Geoteknikk TEKNOLOGIDAGENE 2012 Kvikkleire En nasjonal satsing på sikkerhet i kvikkleireområder oktober 2012, Trondheim

2 Hvor er vi i dag i forhold til utbygging i kvikkleireområder? Mange naturlige skråninger er nær brudd Begrensede muligheter for geometriske endringer Krav til absolutt materialfaktor ikke samfunnsmessig forsvarlig det brukes forbedring som sikkerhetsprinsipp Dette er en diskusjon om prinsipper For detaljer les: EC7 NVEs retningslinjer og veileder SVV HB016

3 Vi har vanskelige grunnforhold i Norge? Hvorfor går det så bra som det gjør? Er det fordi vi er forsiktige i valg av fasthet? Er det fordi fastheten stort sett fastsettes for lavt på grunn av dårlige prøver? Er det fordi vi er gode til å beregne? (LEM i lange skråninger?) Tåler jorden "en trøkk" hvor raskt repareres f.eks. en lokalt utviklet lokalisert skjærsone? Må sprøheten være ekstrem for at et progressivt brudd skal oppstå? Hvor mange brudd hindres av 3. parts kontroll? "Stålkontroll" under utførelse? Har vi ofte blitt "berget" av materialfaktoren?

4 Hvorfor går det av og til galt? Blir tiltak satt i gang uten geoteknisk prosjektering? Er det fordi man blir overrasket av grunnforholdene? Blir det gjort for lite grunnundersøkelser? Blir situasjonen ikke forstått? Blir jordens fasthet overvurdert? Blir det gjort feil i prosjekteringen som ikke finnes av 3. parts kontroll? Skyldes det stort sett utførelsesfeil, manglende kontroll?

5 Vi har vanskelige grunnforhold i Norge? Hvilke forandringer er dagsaktuelle? Går vi i retning av å bruke riktigere fasthetverdier? Bedre prøvetaking? Bedre logistikk? Kortere lagringstid? Kan blokkprøvetaking bli krevet i særskilt vanskelige tilfeller? Når er det i så fall tilfelle? Vil analysemetoder for progressivt brudd bli et vanlig verktøy for beregning av stabilitet av skråninger?

6 Vi har vanskelige grunnforhold i Norge? Langsiktige forhold Hvordan har våre sikkerhetsvurderte skråninger det om 100 år, om 200 år...? Hvor mange av dem har gått til brudd? Av seg selv? Av menneskeskapte årsaker? (på land, strandsoner)

7 EC7 EC7 er veldig åpen NVE og HB016 strammer inn

8 EC7 Karakteristiske verdier kap Det oppfordres til å lese hele kap , det inneholder mange gode detaljerte presiseringer

9 EC7 Karakteristiske verdier A = punkt med målt styrke A: Et brudd lokalt vil føre til total kollaps Dvs progressivt brudd Kar. styrke: 5%-krav B B: Lokalt brudd ikke kritisk Omfattende grunnundersøkelse Alle friksjonskrefter bidrar Kar. styrke: Forsiktig anslått middelverdi Mange målepunkt. C C: som B: Lokalt brudd ikke kritisk Begrenset grunnundersøkelse. Alle friksjonskrefter bidrar Kar. styrke: Forsiktig anslått middelverdi Få målepunkt representativitet kan være lav.

10 Grunnundersøkelser "Alt var bedre før" stemmer kanskje ikke lenger Stål er tilbake plast begrenset bruk Grunnborerskolen gir bevisstgjøring Øket aksept for behov av grunnundersøkelser Ambisjonene må være at kvalitet og omfang av grunnundersøkelser blir enda bedre enn i gamle dager

11 Hvordan bestemme kar. fasthet iht EC7 d CPTU- RELASJONER TREAKS INDEKSDATA SHANSEP 0.28 p 0

12 Hvordan bestemme kar. fasthet iht EC7 INDEKSDATA CPTU- RELASJONER TREAKS SHANSEP Forsiktig anslått middelverdi? Hvordan? Praksis er en kombinasjon av: * CPTU fra blokkprøver * Treaks fra 54 mm (gode eller dårlige) * Indeksdata som bakgrunnsinfo * 0,28 p 0 ' fra Karlsrud et. al * SHANSEP (p c '!) Krever erfaring De beste data danner grunnlaget 0.28 p 0

13 Spredning i erfaringsrelasjoner Selv om en kun bruker erfaringsdata er det implisitt en fordeling av sannsynlighet. Viktige verktøy innsats bør gjøres for utvidelse av datagrunnlaget Diagram fra Karsrud et. al, Osaka, 2005 påtegnet skisse av spredning

14 Kan 54 mm treaks forsvare sin plass? 54mm prøver overlever sjelden "reisen" fra jordens indre til treaksen Vi måler dermed oftest ikke reell oppførsel Det er ikke bare fasthetstaket som er interessant men like mye spenningsstiens utvikling Mye fokus på å ta ut styrkeverdier på feil grunnlag Ødometer bør prioriteres foran treaks Riktigere å bruke pengene på mer CPTU fremfor treaks for bedre dekning av volum og lagdeling?

15 Sensitivitetsmålinger i felt? Vingebor. Ta opp igjen bruk av vingebor? Anders Gylland har i PhD inkludert studie av vingebor i sensitive leirer PhD-forsvar 12. desember 2012 Velkommen!

16 Karakteristisk fasthet i FEM Samvirke mellom forskjellige deler av jorden Krever korrekt fasthet og stivhet for å være meningsfylt Nominell verdi (mest sannsynlige) riktig å bruke som kar. verdi Øket krav til materialfaktor? Hvor mye? M M c c u, kar u, nom 1,4 økes, hvor mye? c u,kar c u,nom

17 A + Prosentvis forbedring ENKELT TILTAK FORBEDRING B ENKELT TILTAK FORBEDRING + C SAMLING AV TILTAK FORBEDRING ELLER FORVERRING? +? D E FORBEDRING? AV HELE SKRÅNINGEN? +? TRINNVIS MOTFYLLING OVER TID SKJÆRFASTHETSBEDRING 2 1 c u øker c u øker c u øker 3 SIGNIFIKANT FORVERRING AV GLOBAL TILSTAND? ( ) NVE-veilederen sier om materialparametre i Kap 6.1: "Dersom planlagte terrengendringer vil medføre en vesentlig endring i effektivspenningsnivået, skal dette tas hensyn til ved valg av skjærstyrke." Salt (Tonje Helle)

18 NVEs retningslinjer for forbedring NVE: For kvikkleire er absolutt materialfaktor og forbedring likestilt

19 NVEs retningslinjer for forbedring - faregrad Inneholder mye beregningsrelatert geoteknikk

20 NVEs retningslinjer for forbedring

21 NVEs retningslinjer for forbedring - %-vis forbedring

22 HB016 EC7 fotnote c)

23 HB016 Forbedring unntaksvis I hvilke "ruter" i tabellen er forbedring aktuelt? I HB016 er absolutt materialfaktor og forbedring ikke likestilt Forbedring gjelder ikke bare sprøbruddmaterialer

24 HB016 SVV HB016

25 HB016 Kontroll Kobler geoteknisk kategori til pålitelighetsklasse 3 og derav utvidet kontroll Der forbedring brukes skal 3. partskontroll av prosjektering og utførelse alltid brukes Dette er gode virkemidler for bedring av sikkerheten

26 Forbedring av alle potensielle glideflater NVE "Det presiseres at kravet til prosentvis forbedring gjelder for enhver potensiell glideflate. Dette betyr at det ikke er nok å heve beregningsmessig sikkerhet for den glideflaten som var funnet å være kritisk før tiltaket. Man må også se på forbedringen av andre glideflater som beregningsmessig har lavere sikkerhet mot utglidning enn γm = 1,4. Normalt vil det være tilstrekkelig å sammenligne beregnet γm før og etter det planlagte tiltaket for glideflatene som er funnet å være kritisk før og etter tiltaket." SVV HB016

27 Forbedring av alle potensielle glideflater ANALYSE AV INITIELL SKRÅNING: MANGE FLATER MED MANGE MATERIALFAKTORER BESTEMMER MOTFYLLING OPP TIL UTGANG AV FLATE M 1,4 (el. 1,6) NEDERSTE FLATE MED M 1,4 (el. 1,6) KRITISK FLATE I NATURLIG SKRÅNING BESTEMMER NØDVENDIG FORBEDRING D M ETTER FORBEDRING: GAMMEL KRITISK FLATE MÅ HA FÅTT TILSTREKKELIG D M NY KRITISK FLATE FORBEDRET M = M0 + D M HVOR D M ER LAVERE ENN FOR KRITISK FLATE SJEKK AV FORBEDRING AV GAMMEL KRITISK FLATE KRITISK FLATE ETTER FORBEDRING

28 Forskjell mellom NVE og HB016 NVEs materialfaktor er 1,4 mens HB016 øker til 1,5 og 1,6 ved økende konsekvens og ugunstig bruddmekanisme. NVEs krav til forbedring er lavere enn HB016 og med noe annen fordeling. NVE sidestiller absolutt materialfaktor M = 1,4 med prosentvis forbedring. HB016 tillater prosentvis forbedring kun unntaksvis. NVEs retningslinjer har utgangspunkt i problematikken rundt kvikkleirestabilitet. HB016 har bakt inn sprøbruddeffekter i sin tabell over materialfaktorer.

29 Brukes alltid forbedring? Hva er praksis? Eksempel: En skråning med M0 = 1,1 vurderes for bygging av et bolighus på toppen. Huset kan bygges uten forverring og det er med rimelighet mulig å forbedre til M = 1,4 ved motfylling/terrengendringer. Gitt at faregrad og tiltakskategori (NVE) krever forbedring D M0 = 7,5 % blir det et endelig krav etter tiltak M = 1,18. Så lenge disse kravene er likestilt vil M = 1,18 bli brukt fremfor 1,4 av økonomiske årsaker. Det vil være logisk å tenke bruk av samme prinsipp også der det ikke er kvikke leirer, altså alltid forbedringsprinsipp i naturlige skråninger

30 Erfaring - forbedring Sikkerhetsprinsipper i geoteknikk veiledning for bruk av grensetilstandsmetoden under punkt Totalspenningsanalyser et avsnitt som sa: I noen tilfeller går etablert sikkerhetspraksis i stabilitetsanalyse ut på å treffe tiltak som reduserer den beregnede skjærspenning langs potensielle glideflater med % og også Etablert praksis og erfaring tilsier at normalt anvendelige materialkoeffisienter vil være i området m = 1,2 2,0. Før: Med en vanlig (flat) forbedring, feks ~10%, betydde ikke fasthet noe og m0 < 0 var heller ikke noe problem forbedringen var relativ og størrelsen på forbedringen ut fra erfaring. Nå: er forbedringen bestemt av m0. Karakteristisk fasthet avgjør dermed krav til D m. Heving av fastheten (feks pga blokkprøver) vil gi høyere m0 og lavere D m. Forbedringen blir lavere men skråningene og jorden er som før. Kan tidligere erfaringer og kalibreringer brukes når prosjektert D m er lavere enn før?

31 Erfaring: karakteristisk fasthets innvirkning på krav til forbedring Med høyere anslag av styrkeparametre (fra blokkprøver) Med tradisjonelt valgte styrkeparametre F.eks. Med en 15 % økning av kar. fasthet vil forbedringskravet synke ca 6 %

32 Til sist om absolutte og "høye" materialfaktorer Det går av og til galt på grunn av feil på byggeplass Vi kan ikke dekke alle tenkelige utførelsesfeil med materialfaktoren I debatten om størrelse på M : (1,4-1,6) Hvor mange ganger har man blitt "berget" av en god margin? Kan en reduksjon av margin ved endring fra 1,6 til 1,4 kompenseres? Hvordan? Det er allerede strengeste krav til kontroll