NGF Meeting 7 April 2016 Korrelasjoner mellom V s og geoteknisk parametere i norske leirer Jean Sebastien L Heureux, NGI Mike Long, University College Dublin (UCD)
Bakgrunn Dimensjoneringskriterier mht. seismisk påvirkning i Eurokode 8 klassifiserer områder basert på V s av de øverste 30 m av jordprofilet (V s30 ). I veilederen til NS EN 1998 1:2004+NA:2008: For vanlige NC leirer kan man estimere G max ved hjelp av: G max /s DSS u =325 + 55/(I p /100) 2 For kvikkleire er det ideelt å måle G max enten i lab eller i direkte i felt. Inntil nok data blir samlet for å etablere en database som kan brukes for å estimere G max bør man bruke følgende: G max /s DSS u = 800 til 900 G max =ρ V s 2
Mål og hensikt Presentere retningslinjer og korrelasjoner for å hjelpe geoteknikere ved estimering av V s profil i norske leirer i fravær av stedsspesifikke data.
Outline Database and outline of techniques used Example of results Correlation with index parameters Link to CPTU Correlation between V s and s u Correlation between V s and 1D compression parameters Swedish clays Future trends / work
Databasen Total 28 test sites (+1 in UK) Metodene 7 SCPTU 5 CHT 4 SASW 28 MASW Høykvalitetsprøver Sherbrooke block eller mini block) med indeks og geotekniske egenskaper (treaks, DSS, CRS) CPTU
Invasive methods
Non-Invasive methods Surface waves (MASW)
Summary of soil properties in database
Sampling depth and OCR
Example of results Tiller
Esp NTNU Research area
Hvittingfoss
Sør-Østlandet Farriseidet Peat/organic
Trøndelag Sites with high V s at bottom of slopes OCR high
Onsøy (and all other sites) V sz = V sg + mz V sz = V s at depth z V sg = V s at ground level m = slope Idea from Teachavorasinskun and Lukkunaprasit (2004) for Bangkok clays
V sg and m also related to I p (as for Bangkok) but trend not as good
Swedish clays Refs. SGI Report 40, Varia 508, Andréasson, 1979, Wood 2015 Same scale as in previous plots
Norwegian and Swedish clays V sg directly realted to w and m related directly to w and for w < 40% > 17 kn/m 3 Otherwise minimum m at 3.5 to 4
Comparison with international clays Good fit. Merits more work
Korrelasjoner med indeksegenskaper V s related to v0 Similarly s u related to v0 Link V s to s u? See later
Normalised G max (g max ) g max G ' max m a
Korrelasjoner med CPTU
Korrelasjoner med CPTU data 8.35.. 71.7..
Eksempel - Hvittingfoss De tre beste CPTU relasjoner for norske leirer er: q t e 0, q t B q, q net σ v0 ' w
Eksempel - Dragvoll
Korrelasjoner med udrenert skjærstyrke
Korrelasjoner med udrenert skjærstyrke
Irish glacial clays s u from triaxial tests on GeoborS cores and V s from MASW
Current approach conservative Ca. 20%
Korrelasjoner med 1D kompresjonsparametere
Oppsummering Utviklet flere empiriske korrelasjoner mellom in situ V s og grunnleggende jordparametere, CPTU parametere, udrenert skjærstyrke, og 1D kompresjonsparametere. Basert på resultatene fra regresjonsanalyser anbefaler vi bruk av empiriske relasjoner basert på CPTU data for den best estimat av in situ V s i norske leirer når in situ målinger av V s ikke er tilgjengelig. Relasjoner basert på udrenert skjærstyrke fra CAUC eller DSS tester kan også brukes i praksis. Relasjonene kan brukes til å evaluere V s fra en gitt jordegenskap, eller omvendt for å evaluere jordegenskaper fra V s. Kan også brukes for kontroll av andre tolkningsmetoder!
Recent developments and future work Ku, Mayne and Cargill (2013) Continuous shear wave velocity measurements via CPT testing using a special autoseis source whereby wavelets can be generated and recorded every 1 to 10 s.
Measurement V vh Bender Elements Unconfined sample Courtesy of Prof. D.DeGroot, UMass
Evaluation of sample quality from V s measurements V vh-field /V SCPTU 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 BBC Block BBC Fixed Piston BBC Free Piston BBC SPT BBC Remolded Onsøy Block Onsøy Remolded Burswood Block Burswood Remolded Onsøy 76 mm Onsøy 54 mm Need to measure V s by seismic cone (SCPTU) or other in situ test method 0.0 0.00 0.05 0.10 0.15 Courtesy of Prof. D.DeGroot, UMass e/e 0
Takk NGF (Stipend 2014 2015) NGI forskningsprosjekt SP8 GEODIP finansiert av NFR Kollegaer ved NGI, NTNU, Multiconsult, SVV, APEX og UCD
Additional slides if needed for discussion session
MASW MASW (multi channel analysis of surface waves) MASW The wave of the future (Crice, 2005) Similar equipment and acquisition procedures as used in conventional seismic reflection surveys Multiple receivers allow easier isolation of noise NGI research site Museumparken, Drammen
Surface waves Seismic wave propagating along the surface Elliptical particle motion Wave used is the Rayleigh wave (largest amplitude)
MASW procedure (1) Generation of surface wave (2) Measure & (3) Record surface wave Low Frequency Geophones (4.5Hz) @infongi NORGES GEOTEKNISKE INSTITUTT NGI.NO
MASW analysis Use dispersive properties of soil velocity of propagation depends on frequency. High frequency near surface Low frequency affects deeper layers Dispersion curve (Careful!)
(4) Dispersion curve phase velocity wavelength
1. (5) Inversion of dispersion curve phase velocity V s frequency Depth 2. Software Surfseis or similar 3. Input phase velocity synthetic frequency 4. Synthetic curve field dispersion curve 5. V s updated until the synthetic = field curve
Bothkennar soft clay research site Very low degree of anisotropy All methods give more or less the same result
Offshore MASW
NORGES GEOTEKNISKE INSTITUTT NGI.NO @infongi