| dc.description.abstract | Frossen jord er jord med temperatur under 0°C og kan beskrives som en naturlig kompositt bestående av mineralkorn, ufrosset vann, is og luft. Til sammen utgjør disse elementene et komplekst viskoplastisk materiale med svært temperaturavhengige egenskaper. Innhold av ufrosset vann og is forårsaker et kryogenisk sug i jorden som er karakteristisk for materialet. Faserelasjonen er spesielt viktig for varm frossen jord, som har temperatur nær smeltepunktet, der betydelige faseendringer finner sted. Varm frossen jord kjennetegnes av krypoppførsel som kan forårsake betydelige setninger og gjøre skade på infrastruktur og bygninger i et arktisk klima. Temperatur og spenning er avgjørende for krypprosessen, og er variabler som må implementeres ved modellering av frossen jord.
Ghoreishian Amiri et al. (2016b) har utviklet en elastisk-viskoplastisk modell for mettet frossen jord. For å vurdere krypformuleringen i modellen har NTNU kjøpt en ny treaksialcelle med temperaturkontroll. Forsøksutstyret ble installert høsten 2017 og er testet for første gang i denne masteroppgaven. Det er utarbeidet en laboratorie- prosedyre som skal danne grunnlag for et doktorgradsarbeid innen samme tema med oppstart høsten 2018.
For å vurdere hvordan temperatur og spenning påvirker krypoppførsel er det utført udrenerte skjær- og krypforsøk på kunstig frosset Eberg-leire ved tre ulike temperaturer. Skjærforsøkene er utført for å beregne mobiliseringsgraden til krypforsøkene. Resultater fra krypforsøkene er sammenstilt med tidligere enaksiale krypforsøk og teori fra litteraturstudien.
Fra sammenstillingen er det funnet at krypkurven til frossen jord kan deles inn tre deformasjonsfaser: primær-, sekundær- og tertiærkryp, som kjennetegnes av henholdsvis avtakende, konstant og økende tøyningshastighet. I Norge er Janbus formulering av tidsmotstand tradisjonelt brukt for å beregne krypdeformasjoner, og matematisk kan primær- og sekundærkryp beskrives av følgende krypparametere: tidsmotstandstall (rs), initial tidsmotstand (R0), varighet av primær krypfase (t1) og tidsmotstand ved sekundærkryp (R1). Krypparameterne er svært avhengig av isinnhold og isens reologiske egenskaper, som begge i stor grad er styrt av spenning og temperatur. Tolkning av egne og tidligere forsøk viser at tidsmotstandstallet avtar med økende aksialspenning og tenderer til å først avta, og deretter øke, med avtakende temperatur. Initial tidsmotstand avtar eksponentielt med økende aksialspenning, og tenderer til å øke med avtakende temperatur. Det er observert at varigheten av primær krypfase øker med temperatur og avtakende aksialspenning. Tidsmotstanden ved sekundærkryp avtar med økende spenningsnivå.
For å vurdere krypformuleringen i den elastisk-viskoplastiske modellen for mettet frossen jord må det utføres flere krypforsøk. I det videre laboratoriearbeidet vil det være nødvendig å utbedre enkelte problemer knyttet til temperaturstyring og lokal deformasjonsmåling ved treaksialforsøk. Videre studier av isens reologiske egenskaper og effekten av jordens mineralsammensetning og saltinnhold på krypoppførsel vil også være nyttig ved vurdering av formuleringen. Til sammen vil det videre arbeidet føre til en økt materialforståelse av frossen jord. | |
