7.1. Parameterutvärdering
Resultaten från de olika parameterutvärderingarna visade stor spridning vilket framgår tydligt i Figur 5.1 och Figur 5.2.
Vid parameterutvärdering visade SoilTest vissa svårigheter vid kurvanpassning mot CRS-kurvorna. Det vertikala förkonsolideringstrycket är en ingående parameter för att kunna simulera CRS-försök med SoilTest. Denna kunde dock skilja sig något mot det från laboratoriet bestämda, speciellt för prover från större djup.
Från det normaliserade kompressionsindexet, Cc, finns ett direkt samband till λ*, däremot är sambandet från det normaliserade svällindexet, Cs, en approximation. Dessa parametrar utvärderas enligt avsnitt 2.3.1 genom att plotta portalet mot logaritmen av effektivspänningen. Cc motsvarar lutningen på den i teorin räta linje som uppstår för spänningar över σ’c och Cs
från den räta linjen för spänningar under σ’c. I praktiken blir inte dessa linjer helt räta och parameterutvärdering enligt denna metod blir känslig för vilken del av kurvan som tangenten tas ifrån. Utvärdering enligt denna metod gick endast att utföras för Cc, då Cs blev svår att avläsa eftersom linjen fram till σ’c i princip blev en horisontell linje. κ* fick istället utvärderas från det approximerade sambandet σ’v och M0, vilket troligtvis också påverkar resultatet något. Ett högre κ*-värde motsvarar mindre svällning, vilket resulterar i ökad kompression. Utvärdering enligt sambanden med σ’och M, enligt avsnitt 2.3.1, är approximerade samband. Valet av effektivspänning är speciellt känsligt för κ* enligt Olsson (2010) och bör alltid kontrolleras genom simulering av laboratorieförsök. Han beskrev att detta kunde utföras genom att skapa en axelsymmetrisk modell i SSC som motsvarar CRS-provet där beräkning utförs för att motsvara den deformationshastighet som laboratoriet hade vid CRS-försöket. På så sätt kan λ* och κ* baklängesberäknas genom kurvanpassning på liknande sätt som utfördes med SoilTest. Ett försök till att utvärdera parametrarna enligt denna princip utfördes men beskrivningen var för otydlig. Detta resulterade i att PLAXIS inte klarade av att hitta någon lösning och utvärderingen enligt denna procedur blev misslyckat.
Eftersom parametrarna λ* och κ* är definierade från triaxialförsök hade troligtvis mer tillförlitliga resultat erhållits om triaxialförsök hade utförts, då övriga utvärderingsmetoder, utom SoilTest, är baserade på approximerade samband.
7.2. Sättningar
De uppmätta sättningarna är betydligt lägre än samtliga simulerade och beräknade sättningar förutom för de första 7 dagarna då beräkningarna i Embankco ger lägst sättningar. Avläsningar från sättningsmätningarna finns fram till 2 februari 2015, motsvarande ca 133 dagar efter påbörjad bankuppbyggnad. Från samtliga simuleringarna med plant töjningstillstånd i PLAXIS stämmer de sättningar som erhållits för parameterutvärdering med SoilTest bäst mot de uppmätta. Däremot har mätningarna hittills utförts under för kort tid för att avgöra om det är den mest lämpliga metoden för parameterutvärdering, även om resultaten visar en sådan trend. Simuleringarna med axelsymmetrisk modell visar initialt relativt lika resultat för parameterutvärdering enligt SoilTest samt från σ’ och M. Simuleringarna med parameterutvärdering enligt Cc ger betydligt lägre sättningar. Eftersom mätningar endast har utförts under 133 dagar kan de simulerade sättningarna för den efterföljande tiden endast endast jämföras med andra beräkningsmetoder.
Simuleringar i materialmodell SS med SoilTest-utvärderade parametrar stämmer väl överens med Embankco-beräkningarna utan krypning de första 2 åren för simuleringarna i plant töjningstillstånd. Motsvarande beteende erhålls för den axelsymmetriska modellen som simuleras med SSC. Därefter sker en sättningsökning i PLAXIS jämfört mot Embankco. Motsvarande SSC-modell och Embankco-beräkningar med krypning visar något större sättningar för Embankco, där skillnaden blir störst i den axelsymmetriska modellen. Att sättningarna blir större för Embankco kan bero på fasen Plastic nil step, avsnitt 2.6.3 som motsvarar den krypning som redan skett i jorden sedan den bildades. Korrigering av denna tid ger förändringar av sättningarna, kortare tid ger större sättningar och längre tid mindre sättningar. Tydligast skillnad ger korrigeringen för kortare tidsperioder, 10-20 år, jämfört mot längre, 100-200 år, enligt Waterman & Broere (2005).
7.3. Portryck
Samtliga simuleringar av portrycken visar de initiala portrycken innan uppbyggnad av bank som är relativt överensstämmande mot de verkligt uppmätta. För bankhöjd 1,5 m är de initala portrycken något högre från simuleringarna. Porövertrycken som bildas i samband med bankuppbyggnad är betydligt högre för samtliga simuleringar jämfört mot de uppmätta, samtidigt som de simulerade initialt verkar ha en snabbare portrycksutjämning. Två teorier till detta:
Torrskorpan är betydligt styvare än simulerad torrskorpa, vilket resulterar i att lasten sprids ut över en större yta och därav bildas mindre porövertryck under den begränsade bankytan.
Överkonsolideringsgraden är högre än den som använts vid simuleringarna, vilket påverkar portrycken enligt avsnitt 2.3.
En ytterligare anledning till dessa kraftiga porövertryck jämfört med de uppmätta kan vara att bankuppbyggnad sker under kortare tid i simuleringarna, 2 dagar, mot för det verkliga fallet ca 7 dagar. Dessutom antar PLAXIS 2D att banken är en oändligt lång konstruktion, vilket inte är fallet för en rektangulär provbank. Portrycken som simuleras i den axelsymmetriska modellen har liknande beteende dock är de något mindre än de från simuleringarna i plant töjningstillstånd.
Teorierna valdes att undersökas genom nya axelsymmetriska simuleringar. Först simulerades en styvare torrskorpa genom att öka styvheten i materialet med en tiopotens. Resultatet av denna simulering visade en minskning från 50 kPa direkt efter bankuppbyggnad till 48 kPa, vilket fortfarande var betydligt högre än de uppmätta 35 respektive 43 kPa för bankdel 1,5 m och 2,0 m. En ytterligare ökning av styvheten utfördes med en tiopotens, resulterande i att PLAXIS inte hittade någon lösning. För att undersöka om portrycken kunde minskas ytterligare med ökad styvhet ändrades torrskorpans materialmodell från Soft soil till Mohr-Coulomb och simulering utfördes för E-modulen 200 MPa. Detta gav motsvarande resultat som simuleringen i SS.
Vid undersökningar av hur OCR påverkar portrycken behölls de ursprungliga materialparametrarna förutom OCR som ökades med 3 gånger för samtliga jordlager. Resultatet av detta var att det initiala porövertrycket blev något högre än i de tidigare simuleringarna, ca 53 kPa jämfört mot 50 kPa, däremot blev portrycksutjämningen betydligt snabbare.
Samtliga simuleringar utfördes för både 2 dagars och 7 dagars bankuppbyggnad. Den utökade byggtiden resulterade inte i några minskade porövertryck, däremot gick det lite långsammare för dessa att bildas.
Portrycksökningar sker till följd av tillskottslaster och bör teoretiskt följa utvecklingen av tillskottsspänningarna i jorden. Vid jämförelse av de tillskottsspänningar som teoretiskt beräknats och sammanställts i Tabell 6.7 med de uppmätta porövertrycken i Figur 6.6 och Figur 6.7 stämmer inte detta. Tillskottsspänningarna i de övre jordlagren är betydligt högre än de uppmätta porövertrycken och mot djupet minskar tillskottsspänningarna betydligt snabbare än vad de uppmätta porövertrycken utjämnas. Vad detta beror på behöver utredas vidare och det kan vara en anledning till den skillnad som erhålls mellan de simulerade och de uppmätta portrycken. Eftersom portrycksökningar sker till följd av tillskottslaster skulle det kunna antas att tillskottslasterna som simulerats i PLAXIS är betydligt högre än de verkliga. Enligt den verifiering som utfördes genom att simulera en linjärt elastisk modell enligt avsnitt 6.4.2 och jämföra med de vertikala effektivspänningar som beräknats för hand i avsnitt 6.4.1 visade PLAXIS-simuleringarna relativt god överensstämmelse för den axelsymmetriska modellen mot de handberäknade. Mitt i jordlager 1, 2, 3 och 4 var effektivspänningarna från simuleringarna något lägre än de handberäknade. Följande 4 jordlager visade relativt god överensstämmelse. Beräkningarna i Embankco visade något högre portryck än de uppmätta, till följd av att de endast gick att redovisa för djupet 3,5 m istället för 3,0 m. Skillnaden mellan Embankco och de verkligt uppmätta portrycken håller sig relativt konstant fram till ungefär 40 dagar efter uppbyggnad, där en viss portrycksökning sker hos de uppmätta. Detta till följd av arbete i anslutning till bankarna.
7.4. Vidare studier
Förslag till vidare studier är att simulera bankhöjderna 1,5 m respektive 2,0 m som axelsymmetriska modeller och även i 3D samt simulering av den totala banken i 3D. Varför portrycken skiljer sig så mycket mellan simuleringar och de verkligt uppmätta bör undersökas vidare.
För parameterutvärdering av λ* och κ* kan CRS-försöket simuleras som en modell av provet i 3D alternativt en axelsymmetrisk modell i 2D. På motsvarande sätt som i SoilTest bestäms sedan λ* och κ* genom kurvanpassning mot CRS-kurvan från laboratoriet. Eftersom λ* och κ* är definierade från triaxialförsök bör sådana utföras vid vidare studier av parametrarna.