Forhold knyttet til graden av metning under udrenerte treaksialforsøk på leire

Abstract

Ansamlinger av luft i ulike deler av poretrykksystemet under et udrenert treaksialforsøk er en kjent problemstilling i den geotekniske bransjen. Luft vil dempe det målte poretrykket. Som et resultat vil de kalkulerte effektivspenningene bli feil og spenningsstien til forsøket vil bli misledende. I verste fall kan dette medføre en bruddmekanisme i grunnen hvor menneskeliv og store økonomiske verdier kan gå tapt. Det er derfor særdeles viktig å finne metoder for å minimere eller eliminere fanget luft i poretrykksystemet.

Effekter av ulike prosedyrer for å eliminere luften i poretrykksystemet ble studert både ved praktiske forsøk og teoretiske beregninger i denne oppgaven. Ved de praktiske forsøkene ble effekten av ulike trykk og endringer i rekkefølgen på de utførte prosedyrene i et treaksialforsøk studert. Forsøkene ble opprinnelig utført med prosedyrene i rekkefølgen konsolideringsfase, metningsfase, B-test og skjærforsøk. Ved endring av prosedyrene ble rekkefølgen på metningsfasen og konsolideringsfasen byttet om. Under de teoretiske beregningene ble effektene av ulike trykk samt ulike temperaturer på et gitt referansesystem bestående av luft og vann utforsket.

Resultatene fra treaksialforsøkene viste en tendens til en tilfredsstillende grad av vannmetning i poretrykksystemet ved et baktrykk på 500 til 600 kilopascal. Endringer i prosedyrerekkefølgen viste en mulig tendens til en raskere oppbygning av poretrykk ved en momentan belastning, men resultatene var tvetydige. Det ble også observert en tendens til raskere utpressing av porevann og et større volum utpresset porevann under konsolideringsfasen ved en endret prosedyrerekkefølge. Grunnlaget for å trekke en fast konklusjon ble for tynt og det må utføres flere forsøk for å studere effektene rundt endringer av prosedyrerekkefølgene i treaksialforsøk.

De teoretiske beregningene viste at ved en dobling av det initielle volumet luft, må trykket mer enn dobles for å få løst opp all luften i systemet. Ved variasjoner i temperaturen ble det tydelig at en lavere temperatur resulterte i en økt grad av vannmetning for systemet. Forskjellen i grad av vannmetning mellom et kaldt og et varmt system viste seg å øke med økende trykk. Forskjellen økte også med økende volum av initiell luft i systemet.

Accumulation of air in different parts of the pore pressure system during an undrained triaxial test is a well known issue within the geotechnical environment. A volume of air will decrease the measured pore pressure response during a triaxial test and the resulting effective stresses and stress paths will become incorrect. At worst, this might lead to a developing failure mechanism in the soil resulting in large losses both in human lives and economic values. Hence it is of great importance to find methods to minimise or eliminate the accumulated air in the pore pressure system.

Effects of different procedures to eliminate the air inside the pore pressure system were studied both in terms of practical tests, but also by theoretical calculations in this thesis. In the practical tests, the effect of different pressures as well as alterations in the order of the procedures for the triaxial tests were studied.The tests were originally performed with the procedures in the order consolidation, saturation, B-check and shear test. The altered procedures saw the consolidation and saturation phases switch order. During the theoretical calculations the effects of different pressures and temperatures on a specific system consisting of air and water were explored.

The results from the triaxial tests showed a tendency to reach a satisfactory saturation of the system around a back pressure of 500 to 600 kilopascals. The performed change in order of procedures showed a tendency to experience a faster pore pressure buildup when the altered procedures were used, but the results were ambiguous. There were also an observed tendency of a faster extortion of the pore water and also a larger amount of extorted pore water during the consolidation phase when the altered procedures were used. The basis of drawing a conclusion based on the effects of the altered procedures were not good enough and several more tests must be performed in order to study the effects closer.

The theoretical calculations showed that a doubling the initial volume of air in the system required the pressure to be more than doubled in order to dissolve all the air. The calculations performed at varying temperatures showed clearly that the lower temperature resulted in a higher degree of saturation in the system. The difference in degree of saturation between a cold and a hot system increased with increasing pressure. The difference also increased with an increasing volume of air initially in the system.