Konsolideringsanalyse av mudringsmasser deponert i sjø

Abstract

Dette er en masteroppgave skrevet for NTNU som den siste vuredringen i min utdanning. Professor Eiksund har vært veileder og vært til stor hjelp i og forme og fulføre oppgaven. I denne oppgaven har formålet vært å finne ut hvordan en skal modellere for suspenderte materiler i Plaxis. eksempelområdet er hentet fra et pågående prosjekt som er eid av Norconsult Tromsø. De har vært instrumentale i datainnsamling og i diskusjon om problemstillingne. I oppgaven har hovedfokuset vært på konsolideringsprosessen som oppstår etter avsetning av fint materiale i et havbasseng. Bassenget er begrenset av en molo som forhindrer at det fineste av materialer slippes ut i havet. En del av bassenget skal brukes til forurensede materialer, og det er derfor viktig å begrense spredningen av materialer. Bassenget vil bli fylt med materialer mudret fra den nærliggende havbunnen. Under konstruksjonen av modellen i Plaxis ble det gjort et forsøk på å gi hvert nytt lag en lavere tetthet, først med en tetthet på 10 kN/m3. Dette endte opp med å gå til brudd i alle faser. Derfor ble den økt til 12 kN/m3. Etter nærmere undersøkelser ble det oppdaget at dette ikke ville ha noen effekt på konsolideringsprosessen. Beregninger ble gjort for hånd, og med FEM-program. Håndberegningene ble gjort for å lage grenseverdier for konsolideringen og setninger. Resultatene fra alle beregninger finnes i kapittel 6. Det er en antagelse om at konsolideringstiden er mellom tre måneder og ett år. Og permeabiliteter og deformasjonskoeffisienter beregnes fra dette. Usikkerheten i permeabilitet og stivhet til de avsatte materialene gjør det vanskelig å forutsi den resulterende deformasjonen og poreovertrykk. Det kan være en fordel å installere poretrykksmålere for å overvåke utviklingen. Bruk av vertikal drenering er omtalt i oppgaven. Usikkerhetene i permeabilitet og bæreevne gjør at de økonomiske gevinstene blir usikre for å ta en informert beslutning. En årsak til dette kommer fra en hypotese om at sedimentasjonsprossene skaper en lagdeling som vil gi materialet permeabiliteten til siltig sand, men stivheten til leire.

This is a master thesis, written for NTNU as the final delivery to complete my education. Professor Eiksund has acted as supervisor and has been a huge help in forming and completing the thesis. In this thesis the main subject of discussion has been, how to design for suspension in materials using the finite element method program Plaxis. The example area is a project owned by Norconsult AS in Tromsø. They have been instrumental in the data gathering process and have also helped with discussions around the research questions. In the thesis the main focus has been on the consolidation prosses that occurs after depositing fine material in an ocean basin. The basin is restricted by a ruble mound breakwater that prevents the finest of materials to be disbursed into the ocean. A section of the basin will be used for polluted materials, and it is therefore important to limit the spread of materials. The basin will be filled with materials dredged from the local seabed. During the construction of the model in Plaxis, it was made an attempt to give every new layer a lower density, first with a density of 10 kN/m3. This ended up going to failure in every phase. Therefor it was increased to 12 kN/m3. After further investigation it was discovered that this would have no effect on the consolidation prosses. Calculations are done by hand, and with FEM-program. The hand calculations were done to create limit values for the consolidation and settlements. The results from all calculations are found in chapter 6. There is an assumption that the consolidation time is between three months and one year. And permeabilities and deformation coefficients are calculated from this. In conclusion the uncertainty in permeability and stiffness of the deposited materials makes it difficult to predict the resulting deformation and excess pore pressure. It could be advantageous to install pore pressure meters to monitor the progress. The use of vertical draining is discussed in the thesis. The uncertainties in permeability and bearing capacity makes the economic gains to uncertain to make an informed decision. One reason for this comes from a hypothesis that the sedimentation prosses creates a stratification that will give the material the permeability of silty sand, but the stiffness of clay.