Innflyttelse av raske trykkøkninger på resultater av treaksforsøk

Abstract

De fleste geotekniske vurderingene blir basert på laboratorieundersøkelser. En av den viktigste og mest vektlagte testen er treaksial test. De fleste norske laboratorier følger lik prinsipp for treaksialtesting, dog ikke alle faser i testen blir utført på en lik måte. Det er en allmenn enighet om at trykkøkning i treakscellen skal skje sakte, på en skånsom måte slik at prøven ikke skal forstyrres underveis. Det foreligger imidlertid ingen dokumentasjon som underbygger teorien om at prøven forstyrres og forsøkskvaliteten forringes dersom trykkøkning skjer raskt. Denne oppgaven er en praktisk undersøkelse av prøvens reaksjon på rask trykkøkning under treaksialtesten. All undersøkelsen gjelder kun leiremateriale. For å få frem om prøven reagerer annerledes ved rask trykkøkning ble det foretatt en rekke parallelle forsøk ved hjelp av to treaksapparater. Testete prøver ble tatt ut fra samme borpunkt fra nærliggende dybder (dybdeforskjell- 10 cm). Begge prøvene ble utsatt for de samme spenningsforholdene der for den ene prøven ble det foretatt en sakte trykkøkning i samsvar med retningslinjer i SVV, den andre prøven ble utsatt for rask trykkøkning. Det ble utført rutineundersøkelser på hver av prøvene for de første 7 parallellene for å bevise at det ikke er store forskjeller på deres geotekniske egenskaper. Det ble deriblant bestemt tyngdetetthet, vanninnhold, korndensitet, plastisitetsindeks, kornfordeling på hver av prøvene. Etter avsluttet treakstesting ble det undersøkt fordeling av vanninnhold på bestemte deler av prøven for å finne ut om rask trykkøkning ville ha noe betydning for jevn utpressing av vann i konsolideringsfasen. 11 parallelle forsøk ble utført på 54mm-prøver og 8 på blokkprøver. For å sjekke om det blir forskjell på resultater ved lik testing av to antatt like prøver, ble det foretatt en kontrolltest når to blokkprøver ble testet etter dagens regler. Etter kontrolltesten ble det bestemt at små forskjeller på resultater er naturlige og skyldes forskjeller på materiale. 54 mm prøver er av lavest kvalitet. Men av økonomiske grunner blir de fleste geotekniske rapportene basert på testresultater for den typen prøver. Testingen for 54 mm prøver ble utført ved det mest aktuelle spenningsforholdet der K_0^'=0,8-0,7, blokkprøver ble testet ved K0’=0,6;0,65;0,7;0,75;0,8. Resultater av hver parallell ble fremstilt som treaksplotter der det kom frem geotekniske parametere for hver prøve. Prøvekvaliteten ble vurdert ut fra utpresset porevann og endring i poretall etter avsluttet konsolideringsfase, skjærutviklingskurver ble vurdert. Undersøkelsen viste at en av de viktigste geotekniske parametere som udrenert skjærfasthet, er lik eller nesten lik ved både rask og sakte trykkøkning for spenningsforholdene ved K0’=0,8 og ned til 0,65. Forsøkene utført på blokkprøver konsolidert raskt til spenningsnivå ved K0’=0,6 endte med lavere udrenert skjærfasthet i forhold til forsøkene utført etter dagens regler. Øvrige parametere som attraksjon og friksjonsvinkel viste seg upåvirket av raske trykkøkninger. Prøvekvaliteten ble tolket som den samme eller bedre ved rask trykkøkning i fleste tilfeller for testing av 54 mm-prøver. Når det gjaldt blokkprøver, så ble det registrert en ubetydelig forskjell på kvaliteten der raske tester demonstrerte noe dårligere kvalitet uten at kvalitetsklasse ble endret. Tiden for treaksialt forsøk med blokkprøver utført på en rask måte ble vesentlig redusert

Most geotechnical assessments are based on laboratory tests. One of the most important and weighted tests is triaxial testing. The same principle for triaxial testing is used across almost Norwegian laboratories, however not all phases in the test are performed in the same way. There is universal agreement that pressure increase in the triaxial cell should occur slowly and in a gentle manner so that the sample is not disturbed along the way. However, there is no documentation that supports the claim that a quick pressure increase disturbs the sample or lessens the quality of the test. This thesis is a practical examination of the reaction of the sample to rapid pressure increase during the triaxial test. Only clay material has been investigated. To find out if the sample reacts differently in the case of rapid pressure increase, several parallel tests were carried out using two triaxial instruments. Tested samples were taken from the same drill point from nearby depths (depth difference - 10 cm). Parallel samples were subjected to the same stress conditions where for one sample a slow pressure increase was applied as SVV uses according to current rules, the second sample was subjected to rapid pressure increase. Routine examinations were performed on each of the first 14 samples to check that there were no major differences in their geotechnical properties. This included specific gravity, water content, grain density, plasticity index, and grain distribution on each of the samples. Upon completion of the triaxial testing, the distribution of water content on specific parts of the sample was examined to determine whether rapid pressure increase would be of any significance to the distribution of the water content in the sample. 11 parallel experiments were performed on 54mm samples and 8 parallel experiments were performed on block samples. In order to check if there are differences in the results of equal testing of two assumed equal samples, a control test was performed when two block samples were tested according to current rules. After the control test, it was determined that small differences in results are natural and are due to differences in material. Although 54 mm samples are of the lowest quality, most geotechnical reports are based on test results for that type of sample for economic reasons. The test was performed at the most commonly used stress ratio where K0’ = 0.8-0.7. The block samples was performed at stress ratio where K0’=0,6;0,65;0,7;0,75;0,8. Results of each parallel are presented as graphical plots showing geotechnical parameters for each sample. The sample quality was assessed based on extruded pore water and change in pore numbers after the completion of the consolidation phase. The study showed that the most important geotechnical parameters, such as shear strength, are equal or nearly equal in both rapid and slow pressure increase for the stress ratio where K0’=0,8 and down to 0,65. Geotechnical parameters such as attraction a and friction angle φ are approximately the same in both fast and slow pressure increase. It turns out that the sample quality becomes the same or better by rapid pressure increase in most cases for tests on 54 mm samples. When it came to block samples, a negligible difference in quality was recorded, where rapid tests demonstrated somewhat poorer quality without quality class being changed. The triaxial test for rapid testing of block samples was significantly reduced.