Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorRamstad, Randi Kalskin
dc.contributor.advisorSingh, Rao Martand
dc.contributor.authorSyljuåsen, Magne
dc.date.accessioned2021-09-28T17:20:27Z
dc.date.available2021-09-28T17:20:27Z
dc.date.issued2021
dc.identifierno.ntnu:inspera:85046198:26297635
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11250/2784234
dc.description.abstractDenne masteroppgaven presenterer resultatene av eksperimentelle undersøkelser for å studere effekten av økt temperatur på norsk kvikkleire. Økt temperatur kan for eksempel være forårsaket av drift av et høytemperatur termisk energilager (BTES) der energi tilføres brønner for å lage et termisk reservoar. Kvikkleire sine termomekaniske egenskaper ble studert i temperaturkontrollert trekasiell apparatur. Små rektangulære prøvestykker ble mikro-CT skannet før og etter oppvarming for å studere de strukturelle forskjellene. Det er ikke publisert tidligere termomekanisk forskning på denne leirtypen. Temperaturene for treaksiell testing var 23 og 45 °C. Temperaturen ble kontrollert ved å pakke inn den treaksielle apparaturen med en egenprodusert oppvarmingshylse laget av en bøtte, en Sous Vide sirkulator, presenning og vann. Ved drenert og udrenert oppvarming fra 23 til 45 °C, ble det påvist en økt volumetrisk deformasjon og økt poretrykk. Dette gjenspeiler et termisk konsolideringsfenomen som gjør at kvikkleire blir mer kompakt. Kompaksjonen fører til en økt skjærstyrke som ble målt i påfølgende udrenerte skjærtester ved 45 °C. I tillegg gjorde økt temperatur at kvikkleire fikk en mer duktil mekanisk oppførsel. Den kritiske tilstandslinjen (Critical state line) var uavhengig av temperatur. Det er nødvendig med flere forsøk for å karakterisere temperatureffekten på effektiv kohesjon og effektiv friksjonvinkel. Resultatene fra de treaksiale testene viser generelt et godt samsvar med tidligere eksperimentelle undersøkelser på andre leirtyper. Mikro-CT skanninger ble utført på små rektangulære prøvestykker oppvarmet til 23, 70 og 105 °C. Økt temperatur forårsaket tydelige sprekker som ble observert ved å skanne den samme kvikkleireprøven både før og etter oppvarming. De nye sprekkene hadde samme orientering som sprekkene som eksisterte før oppvarming, men med små sprekker vinkelrett på hovedsprekkeretningen. Den observerte sprekkdannelsen som følge av økt temperatur er sannsynligvis forårsaket av det økte poretrykket som ble målt i de treaksielle testene.
dc.description.abstractThis master's thesis presents the results of experimental investigations carried out to study the effect of increased temperature on Norwegian quick clay in relation to ground source heat technology. Increased ground temperature can for example be caused by operation of a high temperature borehole thermal energy system (BTES), where excess heat is injected into an underground structure of wells with the purpose of heating the surrounding ground (creating a thermal reservoir). Thermomechanical properties of quick clay were investigated in a temperature-modified triaxial cell, and 3D images of small rectangular quick clay specimen before and after heating were obtained by micro-CT scanning. As far as the author knows, thermomechanical research on this clay type has not been previously published. The triaxial testing temperatures were 23 and 45 °C with varying consolidation, drainage and stress level conditions. The temperature was controlled by wrapping the triaxial apparatus with a self-produced heating sleeve made of a bucket, immersion circulator, tarpaulin and water. Quick clay was found to exhibit excess volume changes and pore pressures in drained and undrained consolidation heating tests from 23 to 45 °C. This reflects on the occurrence of a thermal consolidation phenomenon which makes the specimen more compact. The compaction led to an increased peak shear strength which was measured in consecutive undrained shearing tests at 45 °C. Additionally, temperature elevated shearing at 45 °C induced a more ductile mechanical behavior. The critical state line was independent of temperature. More tests are needed to clarify the behavior of effective cohesion and effective frictional angle. Overall, the results of the triaxial tests show good correlation with previous experimental research on other saturated clay types. Temperature-induced crack generation was clearly observed by micro-CT scans of the same quick clay specimen both before and after heating to 105 °C. Pre-existing cracks were expanded and new cracks were created. New cracks had similar orientation as the pre-existing cracks. However, a differ in shape was observed, in which the new temperature-induced cracks had minor protrusions perpendicular to the main crack direction. The observed crack generation and expansion is likely caused by the temperature-induced excess pore pressure which was measured in the triaxial tests.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleExperimental Investigations of the Thermomechanical Properties of Norwegian Quick Clay
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel