ROTATIONSVINKEL VID BROTT,grader

genomgaende 0 ~ if\GI standard

axel

3.9.5

Slutsatser

Resultaten visar att) för de undersökta platserna, en ökning av torsionsstyvheten hos vingdonet inte har

gon~ eller endast en måttlig, hållfasthetsökande effekt.

Rotationsvinkeln vid brott är däremot kraftigt beroende

av

vingdonets torsionsstyvhet, på så sätt att lägre

vär-den erhålls vid torsionsstyvare vingdan. Skjuvhållfast-hetens restvärde synes bli lägre vid försök med torsions-styvare vingdan. För att minska tendensen t i l l progres-sivt brott) samt erhålla ett riktigare samband mellan moment och rotationsvinkel, bör vingdonet vara så tor-sionsstyvt som möjligt. Som nämnts i avsnitt

3.9.1

bör torsionsstyvhetens inverkan på resultaten variera med typen av jord.

3.10 Väntetid

3.lC.l Allmänt

~ed väntetid avses här den tid utöver den normala (2 ~

3 min) som förflyter mellan vingdonets nedpressning t i l l provningsnivån, och rotationens start vid stän~ernas över-ände. Försök (Aas,

1965;

Bjerrum, Aas och Eide,

1966;

?laate,

1966;

Torstensson,

1973;

Wiesel,

1973)

har visat att hållfastheten undergår en tidsberoende förändrin~ efter '

det vingdonet hamnat på provningsnivån. Efter tillräckligt l~ng väntetid synes hållfastheten anta ett n~gorlunda kon-stant värde. Orsaken t i l l denna förändring, kan vara en ut-jämning av det porövertryck som uppstår

i

jorden vid ned-pressning av utrustningen. Utjämningen kan tänkas äga rum dels genom vattenströmning frän partier med por5vertryck, dels genom äterbindning t i l l lerpartiklar av frigjorda vattenmolekyler (tixotropi). En annan orsaY kan vara att rekonsolidering av den störda leran utmed vin~donsbladen medför en Bkad vidh~ftning mellan lera oc~ vingdon, vilket in-verkan av ovannämnda tidsberoende hållfasthetsförändring beroende av rotationshastigheten eller tiden t i l l brott. Det är av intresse att bestämma vilken väntetid som fordras fcr att n~gon ytterligare tidsberoende förändring av jordens hållfasthet inte skall äga rum. Försök att bestämma

in-verkan på hållfastheten av rotationshastighet eller tid t i l l brott, utan påverkan av ovannämnda tidsberoende hållfast hetsförändring, m~ste utföras med en väntetid, som minst är lika med den ovannämnda.

Aas (1965) utf6rde försök med väntetider pä l - 3 dygn, och normal rotationshas;ighet, vid Lierstranda och

½an~lerud vid Oslofjorden. Jorden anges vara en 15s, senglacial, marin lera. Geotekniska data f5r försöks-platserna visas i TAB 3.10.1:1.

TAB 3,10.1:1 Geotekniska data för Lierstranda och Manglerud (medelv~rden)

Geotekniska data Lierstranda nanglerud

Benämning

NormalkoP-soli-derad, siltig l:vicklera

Vattenkvot,

w%

₃₅ 36

Stötflytgräns, w

%

1

25 27

?lasticitetsgräP-s, w % _p' 19 19

Plasticitetsindex,

I

_p

% 6

8

Sensitivitet, S+- 50-150 40-170

"

Kvot. c/p 0.10 0.11

Försöken visade att ingen st6rre håilfasthetsändring ägde rum efter 1 dygn. Vid försöken användes två olika vingdan med H x D = 130 x 65 respektive 65 x 130 mm. Kvoten mellan hållfastheten vid försök med respektive utan väntetid er-höll de i TAB 3.10.1:2 visade värdeP-a.

TAB 3.10.1:2 Kvoten mellan hållfastheten vid försök med respektive utan vfntetid (medelvärden)

Vingdon Lierstrand2. Ifanp;lerud

H

x

D

=

130

x

65

mn ^1.

40

H X D =

65

X 130 mm ^1. 28 1.

43

Försöken visar att en stor 6kning av hållfastheten äger rum vid en väntetid pä minst 1 dygn. Såväl

i

Lierstranda som Manglerud blev kvoten störst för vingdon H x D = 130 x

65

rrun. En tänkbar orsak kan vara att den större kvoten hos vingdon H x D = 130 x 65 mm

störning av leran vid vingdonets nedpressning i jorden och en större hållfasthetstillväxt under väntetiden. Att så kan vara fallet framgär av TAB

3.10.1:3-4,

TAB 3.10.1:3 Skjuvhållfasthet (medelvärden, kPa, enligt fältvingborrförsök

i

Lierstranda utan och med väntetid (1-3 dygn))

Vingdon Utan väntetid Med väntetid

H x D =

130

x 65 r.,ra 11. 2

15.7

H ^X D =

65

^X 130 Dm

14.4 18.4

TAB 3.10.1:4 Skjuvhållfasthet (medelvärden, kPa, enligt fältvingboyrf6rs6k i Manglerud utan och med väntetid (1-3 dygn))

Vingdan Utan väntetid ,,'led väntetid

H x D = 130 x

65

mm 10.7 16.2 H x D =

65

x 130 mm 11. 4

16.4

Den hållfasthetsskillnad som erhölls vid försöken med vän-tetid ~ed de två vingdonen

i

Lierstranda kan bero pä att jorden är anisotrop med avseende p& den odränerade skjuv-h&llfastheten, eller på att fler bindningar, som inte ~ter-bildas under väntetiden, bryts ned vid nedpressningen av vingdonet med den största areakvoten.

3.10.2 2:deby,

Kvoten mellan erh~llet hällfasthetsvärde och

medelskjuv-" · ' i ( . tt 2) 1. "- t. .... ..,_ .

h2.llfasi::.necen -r avsni~ , en i g v ru inJorscK, visas

0

i FIG 3.10.2:1 som funktion av djupet och i FIG 3.10.2:2-3 som funktion av väntetiden. Ner t i l l 5-5 m djup synes häll-fastheten först minska med ökad väntetid för att sedan åter öka. Sålunda är hållfastheten efter 30 min väntetid ca 10%

lägre än normalt, efter 3 h väntetid ungefär lika med den vid vanliga försök samt efter ungefär 70 h väntetid ca 13%

högre än normalt. Från 6 ⁸ djup och därunder synes håll-fastheten öka'med ökad väntetid och bli ca

15%

högre än

nor5alt efter ungefär 70 h väntetid. För samtliga djup synes gälla att efter ca

15

h väntetid hållfastheten inte ändras eller endast ändras mycket långsamt.

FIG 3,10.2:1 Inverkan av väntetid på skjuvh~llfast-heten. Väntetid, timmar:

0,5 h; , 3 h;

--<a,--,

--o--12-17 h; ,

- Q l - ' ⁰

-62-783 h.

?IG 3.10.2:2 V tetidens rkan Då skj 11-fastheten l.

5-5. 5

m djup.

FIG 3,1

ns skjuvhåll-fastheten för 6.0-12.0 m djup.

3.10.3 Försök ¹ Skå Edeby, provyta II utan väntetid och med normal rotationshastighet startades rotationen senare än planerat så att väntetiden blev 0.25 resp 1.2 h. Även resultaten från dessa senare försök redo-visas i detta avsnitt.

TAB 3.10.3:1 visar väntetiden vid de försök med nor• al rotationshastighet som utfördes vid provyta II. Huvuddelen av försöken utfördes med väntetider på

16-26

resp

66-90

h.

På n&gra nivåer utfördes dubbelf6rsök inom det lägre tids-intervallet.

Kvoten mellan erhtllet hållfasthetsvärde och rnedelskjuv-h&llfastheten T (avsnitt 2) enligt rutinförsök visas i

TAB 3.10.3:l Väntetid, h, vid försök med

rotations-. t ^{,,-0 / .}

aastighe h o min

Bo l

m

41

42 51 52

55 56 65

75

2 16 19

3 ^{26 17}

4 1. 2 19 19

l r

4.5

^_o

5

¹⁸ 70x)

5.5

²²

6

66

22 18

7

^{2l\ 72 19}

7,5 66

G 68

19

9

^{17 90}

9,5 0.25

10 19 20

11 ^71.1, 18

12.5 17

x) Skj thetsvärdet lrnn vara för 1 emedan ving-donet av sstag eventuellt trycttes ned en aning innan rotationen startade.

FIG 3.10.3:1 Väntet s inverkan på skjuvhåll-fastheten. Väntetid= 16-26 h.

.. ~ .. -· -·-- . ' ^{. . -.} . ^... . ^{. . .} .

_____,___

^:~~

/!"~~

¹

'.-';~:A,f.-:eL_~~Z/ ?:·;,.; - ; · ;

---'

~

FIG 3.10.3:2 Väntetidens inverl-::an på skjuvhåll-fastheten. Väntetid, ^{h: x 0.25 h;}

+, 1.2 h; O' 16-26 h (medeltal);

o, 66-90 h.

FIG 3.10.3:3 4 tyder på en betydligt Bt5rre inverkan av väntetiden på försöken i provyta II än i provyta I. Sprid-n är emellertid mycket stor, beroende på den stora ski naden mellan olika nivåer. De två försöken med vänte-tid 0.25 respektive 1.2 h resultat som relativt v stämmer med de sol:l erhölls vid försöken i provyta

I.

För-söket på

4

m dj med 1.2 h väntetid stöder sålunda tanken att hål theten för den postglaciala leran först kar med ökad väntetid i motsats t i l l den ciala leran.

För-söket utfördei emellertid i borrhål 51, som d normala försök i medelt givit 9-10% lägre skjuvhållfasthet än medeltalet för provytan (se avsnitt 2.2), varför resultatet måste tolkas med förs ighet.

..

_

·._/'

-

^{~' .'}

I~IG ,;, -...: .. __,,.) V~nt~t:~~ns inverkan på skjuvhållfast-heten för

2.0-5.5

up. Provyta II: x.

T

/ ... / .,.,

( .. / .

FICt .10.3 ^{4 e s s} llfastheten

för ^{0 l} Provyta II: ^X ?r·ov-vt

3.10.4 Försök i Kalix

FUrsök utfördes dels med fältvingborr SGI IV, med normalt vj_ngdon, H x D = 130 x 65 mm, dels med specialvingborr SGI VIII.

Med fältvingborr SGI IV, med olika väntetid men normal rota-tionshastighet (6°/min), utfördes försök i fjorton olika borr-hål, fördelade över provytan enligt TAB 3.10.4:1. Som framgår

..

FIG 3.10.4:1 visar utvärderad skjuvhållfasthet, vid olika längd på väntetiden och vid normala försök, som funktion av djupet. FIG 3.10.4:2 visar kvoten mellan hållfastheterna bestämda vid försök med väntetid och vid ordinära försök.

Det framgår av figurerna att hållfastheten ökar med ökad v2ntetid. Kvotens storlek är för en viss väntetid ungefär densamma oberoende av djupet. För 2 m djup synes dock htll fasthetsökningen vara något större och ske snabbare än eljest.

(\ I

..__'-

-t-/ -.i

I

~"" fI

\s+

l I

t

/l ^I.

-t !

_l

ll3

fasthe skvoten som funkt av väntetiden. E er ca 14 ~

synes hållfasthets ingen ske mycket långsamt.

Eine Achse logar. ge!eilt 100(:0, Einhe,t 50 mm d,e ondere linl:'.cr in

/ ~' "f

j/;l.lf

:FIG j .. :i teti ns i~verkan

skjuvhållfas.,-sJj ^rnn rot.hast. T

0 : 1 fastheten ,::nl Zörsök. Djup, m: 2

x;

Li'%; 6 o; Bo; 10 LJ;

v; l;i ^{G •}

,

deltal 0.

- ' r, ~

) • J_ '_) • _,,}

I Upplands Väsby, provyta I, se avsnitt 2, utfördes för-sök med institutets vanliga fältvingborr och vingdan, H x D = 130 x

65

mm, med olika väntetid och norsal

rota-+-"' ~ t · , +. (6° ^{1 • '\} 1· ^L f"T71'":""'\ ^{- -} ~c ^h 1 ^{\ r .. ' 1 -} ; _ • - ,

vlOnsnas lgnev tffilDJ en lgv 1.·11.t:: )._l_ ,_;: • vanGevlGen vid försöken varierade mellan 15 nin och 27,5 d.

Kvoten mellan erhållet hållfasthetsvärde och medelskjuv-hållfastheten 1 ₀ (avsnitt 2), enli~t rutinförsök, visas _{,_,}

i

FIG 3.10.5:li-g som funktion av djupet vid olika väntetider.

Den utvärderade skjuvhällfastheten var i allmänhet hö~re än vid rutinförsök. Som framgår av FIG 3.10.5:le blev hlll-fastheten vid väntetider på 14.5-24 h i allmänhet 20-40%

högre än vid normala försök. Vid jämförelse med FIG

3 .10. 5: lf-g framgår att ingen nämnvärd ökning av h2.ll.fast-heten äger rum vid längre väntetider. Det är av intresse att konstatera att hållfastheten vid en väntetid på 0.5 h i allmänhet låg lägre än vid en väntetid på 0.25 h. Håll-fasthetskvoten som funktion av väntetiden för

6

m djup visas i FIG 3.10.5:2.

up Borrhål r1r·

rn

11 13 15 22 23

^/.+

5 51 52 53 54 62 63

^6li 72

. _...,

__

^,____.

-1.5

16.

2

2

O. 5

3 21.1 0.25 0.5

^{li 8}

2.5 0,25

3

0.5 3 20.5 O. 5 0.5

¹¹⁶ 0,25

660

3,5

0 .

^r:;_,

l.j

21 0.5

₃

1.15 0.25 o.s

5

1.0 0.5

₃

18.3 0.25 0.5

¹

85

5,5 1.5

6

1.0 3 18. 4

1.3

0.5 85 0 '; ,-

_{• L '.) 6() 0}

6.

:1 ^11.1.8

7

0.5 15,5 20.4

1.0

3,5 85 0.25 0 .

^r:;_,,

7,5 0.5

8

1.5

^O.

5 3,7 17,3 0.25 0.5 1-15

8. 5 15

9

2,5 17 0.5 0 .

^{r:;, / 1l}

^{5 0.25}

9,5 15 15.8 72

10 0,75 2.9

^{1., l.j}

0.25 0.5

10.5 71

11 0.5 2.6

^f-.1

' ..,

7 "I ,

-J_..L. :J

14.5 72

--·--··-~---···---·-r/ ..

FIG 3.10.5:la-d Hållfasthetskvoten T.plT (medeltal) vid försök

~ 0

med olika väntetid och normal rotationshastighet (6°/min)

a) V~lntetid 0.25 h

b) n O. 5 n

C) ^!I 0.75-1.5 ⁿ

d) ^Il 2.5 -3.7 ^Il

SGI Varia 25

rJ,1.,. /,o ^I,t.

0

17

0 , - - c - - - , . - - - . 0

...--0

?IG 3.10.5:2 Väntet ens verkan skjuvhållfast en vid försök pä

6

m djup.

1 - - l - - - - k - - - r0 0

0

-0

:.c

0 ^' 0

I-,:--

w

I-

z

:<(

>

- - 1 0

...____________,o...-,

N 0

...- ...--

...-0 J_, / ^:I-

2 10A>i'.::177VH

0

3.10.6 Slutsatser

Den hållfasthet som bestäms ~ed fältvingborr beror på väntetidens längd. Efter en viss vfntetid, som för de unders5kta platserna uppgick t i l l ca 15 h, synes håll-fastheten anta ett konstant, eller

i

det närmaste kon-stant, värde. Vid liten väntetid kan hållfastheten uinska t i l l ett värde som är mindre än det som erhålls vid nor-mala försök utan väntetid. Likaså synes hållfastheten

först kunna aka, därpå minska, för att slutligen !ter öka t i l l ett konstant) eller

i

tet narmaste konstant,

vär~e. Den slutliga hällfastheten kan ligga Ylera tiotal

%

~agre än vid normala försök. En viktig fråga är, vilken hållfasthet, den som bestäms vid normala försök eller den Ernm 9rhålls vid försök med lång väntetid) som närmar,t

n;ot-svarar den

ostörda jordens hållfasthet. Det är

av

intresse ,., ,._ ,_ ,,;-~~""c·)·---.- rr·ed c7 en '1a0 1 'f~~tl,-seL. so= en1..:~·'- ---r,,,..:-i-,__

°'

^q

G. v v t.JÖ.J!!.l .Ld lA l l l l .;._..!.. c.0 L v, i.~, ... _,__e,u C:..V0l..1...LVV ./ .. u.,

ka.n bestär:rnas för ett nvingdcn¹¹ med area- eller pe1~ineter-kvoten lika med noll.

., - . .

•, __ I__:. ,c::, C 0-=.. c·!"1~-~~ .C2E.~ ...

11isat

t2belJ ⁷ _) • ..L...:... ^{7. - 1 •} .l, 4 ⁷ - ' · '

.. ... ^~ -:;, . . ~.L..:.: ^J_

\ti'"L

)J

<

80

12C·- l~--,

1 .. 0

-, G L_{'_;}

0.8

>lö~J

\. 2.!·~ / _i .. :_ ! • ..i -l_)

(Ci .. :__)~

= - )

'

-oer·oenc.e ~-:orr·ekticrer1 ut.f.'ör·s och viJJ~et1

' 7;

1,2, ________________ --- - ---·- --- --·

7

~ / .^--

-=--

---3.12..l:l:

e1cv 3. ll. l : J

0.4

40 80 /00 12.0 140 H,O 160

::.i O - - - - I

?IG 3. 11. l: 2

I.Il ,,

~7

,.

/

,,.,, ^{/ \}! 3.ll.1:1

~ _~

_,,. /

_~

i

_{~ 77 7 .. 7}

..-,-· • ..L_._ ... ~.

1c~---~--- , ~-~-

---_,J -~ f"-.-.., ✓; 1-:0~.

0 "~·- 1~....· ~ :

> I 2.

--~~-

^"

-\ 0

•,o 120 •~o

2 _0 _

-?I⁰ 3.ll.1:3

tate=-.~ 3.1~.l:J

_1_0__ - - - : - - - , - - - - . - - - - ~ - - - , · - - _ . ~ - - . '

"10 GO tuJ /o.o 12.• 14-() !"-0 1t•..:J 20-),

t:1s-fg""lH"G, ~;

ra

^{C J}

( ( ) , ']:crstenssc:, (

( _'-.ler

U^-!-','

rr,C .

b ou /min.

ett :::.ystefft n:ed

rrorent utr;,ec c,xl2rn2. i linj2r skala. Det franeer att broc:.tr;rn::entct

rreC C-encrr~

0,, er'l-'le5lls ett ne J.lar1 öetta och

för¹ slt.t:sa.t2.en u.t

) i

skalE,. erhålls FIG 3.

1::..

l: 4. Incm 0.1 - 1.0 °/s (6

e . Orc denna

ten= 0. Det rät SBJTband.et

on, stor2.el.zen

"; . l f· . l • ! l ! .. ! · I ; :J:;.i '

fö1.,söt~) ci\'"S .rör·sök utförcia rr:ed !1cr·n2; rotc.tionsria.stighet c~e11 rr.e,:::;

hört. Skj uvh2.l lf2,stheten vid de dränerade försöken var· 20 - i101~

2.r1 \-id. l-:or1solider<::.d.e odrs11er2ce förscL Detta tyder skj uvh2 llfsstheten m:i-11sk2:::-· n:cd rrir;sl<.:2cl r·ot2tionsh.s.stie;het

_1.7, 'c··c"·'-),r· ^)1.., ~.. ^•

1 _I J, _{o a,(t/t}

.l

(el(\r ). lJ.. l: 2) J

= skjw:r:ållf2sthet

T ::: sl-:juvLållfc,sthet vid ordinär-2, fältvingborrförsök

0

L

L, - tiden till brett - referenstic

och koefficien'ce::· ,rnr:: berc•r av lcra1s gectEJmisko

V •

'

,J

•,<;"..--,.-_

.:.

...

^-_,,

ff~lt

3.

^{.2 ?örsök i} ) rrovyt&

I ut ^{f'örs(j1{ TTE-C}

+-1 'J'

ö t.2_11 t:-r•c1t t) ~ utfördes

n~ctc~ ..

L~tför•öc:;s 3.11.2:}

[1

o'

börj rn1 e.:v T1~~. 3.11 .. 2:2 ..

,-,., r j,_J;...;_!...L,...,..:..,..; =~.-c .

"

In document 80. 05. 13 (Page 94-129)