| dc.description.abstract | Denne oppgaven ble utført i forbindelsen med doktorgradsarbeidet til Helene A. Amundsen, som er PhD-stipendiat ved NTNU. Bakgrunnen til arbeidet er studien om effekt av lagringstid på prøvekvalitet. Modellforsøket ble utviklet på NTNU for å simulere og studere effekten av spenningsavlastninger under og etter prøvetakingen. Blokkprøvetaking er kjent for å være den beste metoden for å oppnå høyt prøvekvalitet. Men uansett blir prøvene utsatt av forstyrrelser. Forstyrrelser i prøver forårsaker endring i styrke og deformasjonegenskaper. Volumetriske endringer er en prøveforstyrrelse forårsaket av forandringer i påførte spenninger, kjemisk miljø, fuktighet og temperatur. Den viktigste og mest undersøkte årsaken er effekten av spenningsendringer.
Denne oppgaven ble fokusert på volumetriske endringer forårsaket av spenningsendringer og poretrykksutviklingen. Idet prøvetaking finner sted, vil prøven avlastes drastisk. Dette resulterer i et negativt poretrykk i prøven. Det negative poretrykket er tidsavhengig og kan bli redusert, eller forsvinne helt, hvis prøven får svelle fritt. Den relevante litteraturen har blitt gjennomgått og de mest sentrale eksperimentelle studier har blitt beskrevet og resultatene ble benyttet i sammenligningen med oppnådde verdier på laboratoriet.
Jordmaterialet som ble brukt til laboratorieforsøk er Tiller leire. Leiren ble omrørt til slurry før den ble bygget inn i utstyret. Slurry hadde vanninnhold fra 43,7% til 46,5%, plastisitetssindeksen var rundt 8,6 -10,3% og omrørt skjærstyrke mellom 0,29 og 0,39kPa.
For å studere spenningsavlastningseffekter, ble det utført en seire av trinnvise ødometerforsøk som forarbeid til større modellforsøk. Utstyret til modellforsøket ble utviklet og bygget på NTNU for å kunne simulere prøvetakingsprosess i blokkprøver. Den første utgaven av utstyret ble utviklet i 2015 og testet av Johnsen (2015), en ny versjon ble bygget i løpet av våren 2016 basert på oppnådde erfaringer. Det modifiserte utstyret ble testet i denne oppgaven sammen med framgangsmåten for utførelsen av forsøket.
Prøvene ble først konsolidert til en spenningsnivå, noe som tok flere dager, videre ble de avlastet og poretrykket som utviklet seg ble målt kontinuerlig. Avlastningen, som simulerer prøvetakingsprosessen, ble utført vertikalt i ødometerforsøkene og isotropt i modellforsøkene.
Utstyret for modellforsøket kan konsolidere prøver med 150mm i diameter og høyde opp til 300mm, forsøkene i denne oppgaven ble utført for å teste utstyret og derfor hadde en mindre høyde på rundt 100mm. Utstyret har to drenasjeveier, en i toppen og en i bunnen, og et poretrykksfilter i midten av prøven som er koblet til en poretrykkssensor. Med dette utstyret er det mulig å registrere poretrykksendringer inne i prøven under avlastningen. Et grunnvannsnivå ble simulert med baktrykk.
Det ble totalt utført 12 trinnvise ødometerforsøk og tre modellforsøk, flere av dem var vellykket. Residual poretrykk uR i trinnvise ødometerforsøkene var -32,3kPa for spenningsnivå på 60kPa. For spenningsnivå på 100kPa varierte uR mellom -37,7kPa og -61,8kPa. Det betyr at verdiene var 40% til 80% av teoretisk verdi.
Et av modellforsøkene hadde en uR-verdi på -7,8kPa, dette tilsvarer 23% av teoretisk verdi eller 83% tap av residual poretrykk, noe som stemmer med litteraturen. Etter avlastningen, ble prøvene åpnet og testet for vanninnhold og omrørt skjærstyrke. Flere kontinuerlige ødometerforsøk ble utført på resterende materialet.
Resultatene fra på de avlastede prøvene viser forskjeller i materialegenskapene. Det øverste laget i en av prøvene hadde en gjennomsnittlig vanninnhold på 29 og 6,9kPa i omrørt skjærstyrke, men nederste lag hadde 30% i vanninnhold og 4,2kPa i omrørt skjærstyrke. Det har også vist seg at kvaliteten av kontinuerlig ødometerforsøk var bedre for prøven i det øverste laget. Det er mulig at disse forskjellene er forårsaket av små vannmengder i gummihuden, det nederste laget i prøven hadde tilgang til vann og derfor har svellet mer enn det øverste laget. Forskjeller i vanninnhold ble også observert i trinnvise ødometerforsøk, i den øverste delen som var i kontakt med vann.
De utførte modellforsøkene var med på å utvikle en prosedyre for videre testing, flere mangler som lekkasjer og vannlommer har blitt oppdaget og redusert eller eliminert underveis. Utstyret bør testes og modifiseres videre for å kunne gjenskape prøvetakingssprosess mer nøyaktig. Videre arbeid bør inkludere laboratorieforsøk på varierende jordmaterialer og spenningsnivå for å få bedre forståelse i hvordan spenningsendringer påvirker materialet oppførsel.
Det konkluderes med at utstyret som ble benyttet gir lovende resultater og har et potensial for å produsere representative forsøk i studien på effekten av spenningsendringer under og etter prøvetakingen. | nb_NO |
