Small-scale model for pile drilling under realistic stress conditions

Abstract

Boring med kontinuerlig foringsrør kan potensielt være en skånsom metode for å installere peler i områder med tynne jordsjikt over grunnfjell. Hvis det blir utført med bruk av riktig teknikk og installasjonsparametere har det muligheten til å ha lavere påvirkning på omkringliggende jord enn for eksempel rammede peler. Kunnskap om hvordan man oppnår ideell installering er imidlertid begrenset, og det er en generell mangel på forståelse når det kommer til virkningen av å bruke ulike installasjonsparametere. Dessuten kan konsekvensene av en feilaktig installasjon potensielt være alvorlige. For å få økt forståelse for virkningene ble en småskalamodell for å simulere boring med kontinuerlig foringsrør under realistiske spenningsforhold utviklet. Modellen var basert på en modell utviklet av \cite{ejl}, og er utstyrt med muligheten for å øke totalspenninger og poretrykk til et ønskelig nivå. Gjennom denne masteroppgaven ble tester av peleboring utført i sand påført spenningsforhold som skulle simulere 20 meter dybde. Testene brukte en variasjon av spylehastigheter og penetrasjonsrater for å fastslå deres påvirkning på installeringsmotstand, poretrykk og transport av borkaks. Testene viste at lignende kombinasjoner av spylingshastigheter og penetrasjonsrater var ideelle under lave og høye spenningsforhold. Den utviklede modellen vil kunne brukes for videre testing med bruk av et mangfold av jordtyper og spenningsforhold.

Overburden drilling has the potential of being a gentle and effective method of installing piles in areas of thin soil deposits over bedrock. If performed using the proper technique and installation parameters, it has the potential of having lower influences on the surrounding soil than for example driven piles. Knowledge on how to attain an ideal installation is however limited, and there is a general lack of understanding when it comes to the effect of applying different installation parameters. Furthermore, the consequences of an improper installation can potentially be severe. To gain an increased understanding of the effects, a small-scale model for simulating overburden drilling under realistic stress conditions was developed. The model is based on a model developed by \cite{ejl}, and has the option of increasing total stresses and pore pressures to a desired amount. Through this thesis, tests of pile drilling were performed in sand under stress conditions simulating a depth of 20 meters. The tests used a variation of flushing flow rates and penetrations rates to determine their effects on installation resistance, pore pressure and drill cuttings transport. The tests showed that similar combinations of flow rates and penetrations rates were viable under low and high stress conditions. The developed model will allow for further testing using a variety of soils and stress conditions.