Betydning av K'0 på styrkeparametere ved treaksialforsøk

Abstract

Blokkprøver fra Høgskoledalen ved NTNU Gløshaugen ble studert ved hjelp av laboratorieundersøkelser for å undersøke innflytelsen av hviletrykkskoeffisienten på styrkeparametere i forbindelse med treaksialforsøk. Jordprøvene ble utført ifra meget sensitiv leire og kvikkleire. Hovedhensikten med denne masteroppgaven er å gi en oversikt over vanlig norsk praksis og undersøk konsekvensene av feilvalg av hviletrykkskoeffisient ved treaksialforsøk. Derfor har forfatter valgt å se på hvordan oppførselen til jorda endrer seg dersom prosedyren er lik, men med hviletrykkskoeffisient som en varierende parameter.

Generelt varierer forsøksprosedyrer for treaksialtester og spesifikt i konsolideringsfasen. I denne masteroppgaven er hviletrykkoeffisienten sammenlignet ved hjelp av resultater fra skjærfasen og prøveforstyrrelser. Forsøkene i studien ble utført i såkalte paralleller. Det ble utført identiske prøver fra samme dybde, i samme blokk med ulik hviletrykkskoeffisient mens middelspenningen ble holdt lik in situ middelspenning. Mesteparten av laboratoriearbeidet ble utført av Multiconsult samt forfatter og medstudent, Synnøve Bergsli. Indekstesing, kornfordeling, syv treaksialforsøk og syv ødometerforsøk ble utført i løpet av våren 2020.

Testprogrammet utført av Multiconsult ble nøye planlagt for å tjene flere formål, eksempelvis beregning av skråningsstabilitet i forbindelse med prosjektering av campus-utbygging og også for å gi grunnlag for denne oppgaven.

Området, Høgskoledalen, ble nøye studert gjennom høsten 2019 gjennom emnet Geoteknikk felt og laboratorieundersøkelser og inkluderte en total sondering, to dreietrykksonderinger, tre trykksonderinger, to piezometere og åpning samt indekstesting, ødometertesting og treaksialtesting av 13 54mm sylinderprøver fra dybde 2 til 24 meter. Forfatter deltok i dette emnet og ble da kjent med grunnforholdene i området. Litteraturstudiet viser en stor variasjon av metoder brukt for å etablere hviletrykkskoeffisienten. Hviletrykkskoeffisienten er en viktig parameter for å estimere horisontalspenning. Studien har vist at formelen for hviletrykkoeffisienten til L’Heureux er anvendelig og praktisk for data fra Høgskoledalen og generelt for overkonsoliderte kohesjonsjordarter.

Denne studien har vist at dersom man holder middelspenningen konstant, så er hviletrykkskoeffisienten isolert sett ikke er en avgjørende faktor for styrkeparametere. For å etablere en mer generell konklusjon som kan anvendes bredere, er det anbefalt å utføre ytterligere parallelltester der en tar én «fasit»-test med realistisk hviletrykkskoeffisient og én test der hviletrykkskoeffisienten blir satt ulikt in situ. Hensikten med dette er å undersøke konsekvensene for styrkeparameterne dersom horisontalspenning avviker, mens vertikalspenning er korrekt.

Undisturbed (soil) block samples from Høgskoledalen in Trondheim, near NTNU Gløshaugen campus, were analyzed in laboratories to examine how the coefficient of earth pressure at rest influence the soil strength parameters in triaxial tests. The soil specimens used in this experiment were sensitive clay and quick clay. The main purpose of this master thesis is to give an overview of Norwegian practice and to study the consequences of selecting an inaccurate (incorrect) earth coefficient at rest during triaxial tests. Therefore, the author has chosen to investigate what happens if the procedure is the same, varying the earth coefficient at rest parameter.

In general, triaxial test procedures applied in the industry and specifically in the consolidation phase vary significantly. In this study, the earth pressure coefficient at rest was compared using results from the shearing phase and sample disturbance. The testing was carried out using so-called parallels where identical tests with the same depth and from the same block were tested side by side with different earth coefficients at rest. The total mean stress was kept realistic for all tests. Most of the laboratory work was carried out at Multiconsult geotechnical laboratory, partially performed by the author and a fellow student. The tests included index testing and grain size distribution and oedometer tests in addition to five triaxial tests.

The test program performed by Multiconsult was carefully designed to serve multiple purposes, for example, slope stability calculations in Høgskoledalen and also give the basis of this thesis. The area, Høgskoledalen was examined extensively during autumn 2019 throughout the course Geotechnics Field and Laboratory Investigations, with one total sounding, two rotary pressure soundings, three cone penetration tests, two piezometers, and opening and index testing, oedometer testing and triaxial testing of 13 54mm cylinders from depths from 2 to 24m. The author participated in this course and considers the area to be well known to whom.

The literary review shows that there are a range of methods used in practice to establish the coefficient of earth pressure at rest. This coefficient is an important parameter used to calculate the effective horizontal stress. This study has shown that L’Heureux’s formula is reasonably robust and applicable for data in Høgskoledalen and in general for overconsolidated cohesive materials. This study has shown that if the real mean stress is held constant, the coefficient of earth pressure at rest will not be a governing factor for the strength parameters

To validate above conclusion for more general applications, it is recommended to carry out more parallel tests. These tests should typically include at least one set of tests with a realistic coefficient of earth pressure at rest and one test where the coefficient of earth pressure at rest is set purposely different from in situ. The intent is to study the consequences for the strength parameters if the horizontal stress deviates while the vertical stress is kept fixed.