CPTU - mulighetene det gir oss Maj Gøril Bæverfjord Forsker SINTEF Byggforsk SINTEF Byggforsk 1
CPTU -tolkning Trykksondering CPT Trykksondering med poretrykksmåling CPTU Ønsker høy-kvalitets informasjon fra felt for best mulig prosjektering kartlegging av lagdeling og mulige materialtyper i grunnen finne bløte og løse masser, eventuelt også glideplan tolke materialparametre for prosjektering SINTEF Byggforsk 2
CPTU fordeler og ulemper In-situ måling: foregår under riktige effektivspenningsforhold i f Kan benyttes der det er vanskelig å ta opp uforstyrrede prøver eller vanskelig å ta opp prøver Tolkningsmetodene er basert på forenklinger/empirisk grunnlag/til dels usikre randbetingelser Metoden er følsom for mangler/feil under både utførelse og tolkning Utviklet mange tolkningsmetoder for å bestemme en rekke materialparametere fra trykksondering Empiriske Semi-teoretiske Teoretiske SINTEF Byggforsk 3
CPTU-historie Første i Nederland i 1932, videre utvikling i Nederland på femti-tallet. tallet. Sonder med elektriske målere ble satt i produksjon på seksti-tallet. Første piezocone kom på syttitallet (CPTU) Stadig voldsom utvikling SINTEF Byggforsk 4
CPTU Nedpressing av konisk-sylindrisk instrumentert med konstant hastighet (2 cm/s) Registrering av spissmotstand (q c ), poretrykk (u) og friksjon (f s ) vanlig Utrusting for en rekke andre måledata er tilgjengelig SINTEF Byggforsk 5
CPTU - informasjon Kartlegge lagdeling og materialtyper i de massene som sonderes Høy oppløsning, riktig utført kan selv svært tynne lag/linser med avvikende materiale påvises Resultatene kan brukes for tolking av mange mekaniske egenskaper for jordartene Styrkeegenskaper Deformasjonsegenskaper Konsolideringsegenskaper Uegnet ved svært grove masser/høyt steininnhold og for fjellpåvisning SINTEF Byggforsk 6
CPTU - sonde Instrumentering Friksjonshylse Poretrykksfilter Kon SINTEF Byggforsk 7
CPTU - arealforhold Arealforholdet α tar hensyn til korreksjon av spissmotstand for poretrykkseffekter: q t = q c + (1-α)u 2, α = A n n/ /A q SINTEF Byggforsk 8
CPTU - registrering SINTEF Byggforsk 9
CPTU -resultater Fastslå lagdeling Identifisere jordart bruk av identifikasjonskart Mekaniske egenskaper udrenert skjærstyrke effektive styrkeparametre deformasjonsmoduler prekonsolideringsspenning, spenningshistorie konsolideringsparametre fra dissipasjonsforsøk SINTEF Byggforsk 10
CPTU Usikkerheter Spennings- og poretrykksfordelingen rundt sonden ved nedpressing er ukjent Kontinuerlig nedpressing medfører kontinuerlig bruddsituasjon med store tøyningshastigheter Utstrekning og form av bruddsonen rundt sonden er ukjent og varierer med materialtype Sondegeometrien er kompleks og kan føre lokalt til store spennings- og poretrykksgradienter. SINTEF Byggforsk 11
CPTU vanlige parametre Udrenert skjærstyrke, s u Prekonsolideringstrykk, σ c Fik Friksjon, tanφφ Deformasjonsmoduler, M, G Konsolideringskoeffisient, i i c Hvilke parametere man tolker ut fra resultatene er avhengig av materialet man sonderer og hva man skal bruke resultatene til SINTEF Byggforsk 12
Udrenert skjærstyrke s u Aktuelt i leire og silt Kan baseres på bæreevneteori tilpasset trykksonderingssituasjonen q t σ v0 N s u = (q t σ v0 )/N korrigert spissmotstand in situ vertikalt overlagringstrykk bæreevnefaktor SINTEF Byggforsk 13
Udrenert skjærstyrke s u Udrenert skjærstryke kan også bestemmes ut fra poreovertrykket som utvikles ved nedpressing av sonden: Styrkeegenskaper som funksjon av dybden. Leistad, hull 6. 88 86 84 82 Udrenert skjærstyrke Omrørt skjærstyrke Enaks s u = Δu 2 /N δu 80 u 2 δu Δu 2 poreovertrykk i referansenivå like bak konisk del N Δu bæreevnefaktor Kotehøyde [m moh] 78 76 74 Treaks 0.25(sigma_vo' +a) 0.25(p'_c+a) Su fra N_kt Su fra N_du 72 70 68-50 0 50 100 150 Styrke [kpa] SINTEF Byggforsk 14
Prekonsolideringstrykk Utgangspunkt s u = Δu 2 /N δu Udrenert skjærstyrke for en overkonsolidert leire kan videre tilnærmes som: s u = α(σ( c + a) Man får da: 78 σ c = (Δu 2 /N δu α) - a α 76 høyde [moh] Kote 88 86 82 Prekonsolideringsspenning. Leistad, hull 6, oktober 2002. Prekonsolideringsspenning [kpa] Hydrostatisk fra kote 88 84 Hydrostatisk fra kote 100 80 p'c - kontinuerlig - pålitelig p'c - kontinuerlig - usikkert p'c - trinnvis 74 p'c - Nkt 72 70 p'c - Nu Skravert:sandlag 68-50 150 350 550 750 950 1150 SINTEF Byggforsk 15
Friksjon Tolkning av friksjon tanφφ fra CPTU-resultater t er basert på udrenert bæreevneanalyse på effektivspenningsbasis: i i SINTEF Byggforsk 16
Friksjon SINTEF Byggforsk 17
Deformasjonsmodul Mk kan uttrykkes som en funksjon av netto spissmotstand. t For overkonsolidert leire i prekonolidert spenningsområde: M i = α i q n = α i (q t -σ v0 ) SINTEF Byggforsk 18
Konsolideringskoeffisienter For å bestemme konsolideringsegenskapene stoppes nedpressingen av sonden, og poretrykksutviklingen over tid registreres C r = r 02 T/t SINTEF Byggforsk 19
CPTU andre målinger Lateral stress measurements Cone pressuremeter Seismic i measurements Electrical resistivity measurements Heat flow measurements Radioisotope measurements SINTEF Byggforsk 20
CPTU seismiske målinger SINTEF Byggforsk 21
CPTU seismiske målinger Geofoner og eller akselometer benyttes for å måle trykk- og skjærbølger Korreleres med densitet til skjærmodul G 0 og modul M SINTEF Byggforsk 22
RCPTU resistivitetsmålinger En resistivitetssonde kan måle kontinuerlige punktdata for resistivitet langs en borestreng. Ved CPT sonderinger kan bruk av en resistivitetssonde bidra med å identifisere leire med høyt saltinnhold. Et stort potensial for utvikling av metoder for kombinasjon av 2D resistivitetsmålinger og RCPT for kartlegging av kvikkleire. SINTEF Byggforsk 23
RCPTU - resistivitetsmålinger Resistivitetsprofil (NGU) fra Rissa, Trøndelag, påtegnet data fra RCPTU (H1 og H3) 1D- og 2D-data er lagt over hverandre, ikke invertert sammen. Kvikkleirelag fra geotekniske data er tegnet inn. SINTEF Byggforsk 24