Horisontalrörelser och portryck i en lerslänt vid olika säkerhetsnivåer. Karls Grav, Vänersborg

Varia

455

Horisontalrörelser och portryck ien lerslänt vid olika

säkerhetsnivåer

Karls Grav

,

Vänersborg

H JöRDIS ANDERSSON E LVIN 0 TTOSSON

Linköping i mars 1997

1997-03-03 Dnr 1-90-370

Horisontalrörelser och portryck i en lerslänt vid olika

säkerhetsnivåer

KARLS GRAV, Vänersborg

Varia 455

Hjördis Andersson

Elvin Ottosson

FÖRORD

Mätningar i naturliga slänter är värdefulla och centrala för att öka kunskaperna om slänters beteende, naturligt och vid ingrepp.

Föreliggande rapport redovisar resultat av horisontalrörelse- och portrycksmätningar i en ler­ slänt vid en hastig sänkning av släntens säkerhetsnivå. Mätresultaten jämförs med utförda beräkningar.

Jöran Hermansson, fd SGI, har svarat för handläggningen vid mätningarnas genomförande. Per-Evert Bengtsson, SGI, har svarat för FLAC-beräkningarna och i övrigt bidragit med värdefulla synpunkter. Utredningen har finansierats av SGI.

Linköping, februari 1997

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Text Sida

1. BAKGRUND OCH SYFTE 4

2. UTFÖRDA UNDERSÖKNINGAR 4

2. 1 Tidigare utförda undersökningar 4

2.2 Kompletterande undersökningar 4

3. JORD- OCH GRUNDVATTENFÖRHÅLLANDEN 5

4. UTFÖRDA MÄTNINGAR 5

4.1 Portrycksmätningar 5

4.2 Rörelsemätningar 7

5. ST ABILITETSBERÄKNINGAR 7

5. 1 Beräkningar med SLOPE/W 7

5.2 Beräkningar med FLAC 8

6. BERÄKNING AV FÖRSKJUTNINGAR 9

7. JÄMFÖRELSER 10

7. l Stabilitetsberäkningar 10

7.2 Förskjutningar 10

8. DISKUSSION OCH ANALYS 11

8. l Stabilitet 11

8.2 Förskjutningar 12

9. SLUTSATSER 12

Bilagor Nr

Sektion, geoteknisk undersökning 1

Resultat av laboratorieundersökningar 2

Resultat av inklinometermätningar 3

Resultat av stabilitetsberäkningar med SLOPE/W 4

Effektivspänning och moduler använda vid FLAC-beräkning 5

1. BAKGRUND OCH SYFTE

Föreliggande utredning ingår i SGis forskning om slänters beteende. Syftet med utredningen har varit att studera horisontalrörelser och portrycksändringar i en lerslänt vid en snabb ökning av skjuvspänningarna. Syftet har dessutom varit att redovisa uppmätta rörelser och portryck i den aktuella slänten samt att jämföra dessa rörelser med motsvarande förskjutningar beräknade med avancerade numeriska metoder. Det är viktigt att jämföra beräkningsresultatet vid denna typ av beräkningar med uppmätta rörelser. Jämförelser med mätningar utförda i andra slänter har ej ingått i utredningen.

I utredningen har ingått fältundersökningar och mätningar som utförts vid Karls Grav i Vänersborg i samband med att kanalen tömdes på vatten för underhållsarbeten under augusti

1987. Ett avsnitt, vid farledsmarkering 162, där kanalen passerar lerlager med 10 m mäktighet utvaldes för undersökning. Kanalsläntens höjd är här drygt 8 m och vattendjupet före töm­ ningen var drygt 7 m. Tömningen av kanalen utfördes inom loppet av 12 timmar med början 87-08-18 och kanalen var därefter torrlagd under 17 dygn, perioden 87-08-19 -- 87-09-04.

2. UTFÖRDA UNDERSÖKNINGAR 2.1 Tidigare utförda undersökningar.

VIAK AB utförde 1986 geotekniska undersökningar utmed kanalen ("PM angående geo­ teknisk undersökning för släntstabiliteten vid tömning av Karls Grav + förslag till arbetsväg fram till Sätten i Onsjö", daterad 1986-12-19). Två undersökningspunkter ligger i närheten av den aktuella mätplatsen, se Figur 1, och har ingått som underlag i denna studie.

2.2 Kompletterande undersökningar.

Följande kompletterande undersökningar, vilka även redovisas i Figur I (plan) och Bilaga 1 (sektion) har utförts av SGI:

• Awägning och lodning av en profil tvärs kanalen. • Mekanisk trycksondering typ Geotech i en punkt. • Vingförsök typ Geotech i en punkt.

• Provtagning med skruvprovtagare och kolvprovtagare Stl i en punkt.

• Portrycksmätningar i en punkt. Mätningarna utfördes på fyra nivåer, djup 3, 7, 5,5, 8,0 och 9,3 m under markytan (se även sektionsritning, Bilaga 1). Mätspetsarna var av typ BAT, delvis modifierade av SGI.

• Mätning av horisontalrörelser med inklinometer i en punkt.

Upptagna jordprover har undersökts på SGis laboratorium genom rutinprovning och

ödometerförsök (CRS). De senare har delvis dubblerats med hänsyn till att hållfasthetsvärdena för leran visade stor spridning. Resultaten redovisas i Bilaga 2.

7 I KARLS GRAV

~ c

-FAR LEOSMARK ERIN G V!AK NR 162 202 INKLINOMETER-MÄTNING 1 2 l 4

t

6 6 iS iS 9 <? 0 P'. I

'

_,_J VIAK 43

i

hgur J. P Ian över undersökningspunkter.

3. JORD- OCH GRUNDVATTENFÖRHÅLLANDEN

Jorden består i huvudsak av lera till ca 10 m djup. Utförd trycksondering bedöms ha stoppat i underlagrande friktionsmaterial. Till 1,5 m djup bedöms jorden bestå av utfylld lera och därun­ der av torrskorpelera till 3

a

4 m djup. Under torrskorpeleran är leran halvfast med en skjuv­ hållfasthet mellan 25 och 35 kPa, vilken varierar med nivån. Av SGI och VIAK uppmätta skjuvhållfastheter, korrigerade med hänsyn till konflytgränsen enligt SGI Information 3, samt ur förkonsolideringstrycket utvärderade hållfastheter, redovisas i Figur 2. Vattenkvoten varierar mellan 51 och 66 %. Leran är överkonsoliderad. Under torrskorpeleran är förkonsoli­ deringstrycket 50 - 100 kPa större än det rådande effektivtrycket, dvs en överkonsoliderings­ grad (OCR) av 2,0-2,7. Leran är i huvudsak kvick med sensitivitetsvärden mellan 170 och 360, se även Bilaga 2.

Porvattentrycket i leran på 5 - 9 m djup motsvarade före tömningen en fri vattenyta på ca 1 m under kanalbankens markyta (87-08-10). Vattennivån i kanalen var ett par decimeter lägre vid

en avvägning utförd 87-07-17. Resultatet av portrycksmätningarna redovisas i Figur 3 och kommenteras i texten nedan.

4. UTFÖRDA MÄTNINGAR 4.1 Portrycksmätningar

Portrycksmätningar utfördes på fyra nivåer: 3,7, 5,5, 8,0 och 9,3 m djup under markytan i en sektion ca 4 m från släntkrön (se Figur 1). Registrering av portrycken gjordes varje timme med ett automatiskt mätsystem. Mätningarna påbörjades tre veckor före tömningen och pågick fram till tre veckor efter det att kanalen åter vattenfyllts. Resultaten av mätningarna är svårtol­ kade beroende på störningar orsakade av åsknedslag och därför redovisas endast mätresultat från perioden i samband med tömningen. Resultatet av utförda portrycksmätningar för perio­ den i samband med tömningen redovisas i Figur 3.

'tu, kPa ( korr) 10 50 80 PORVATTENTRYCK (KPA) 100 X 0 E ;;: 5 ::i ..., 0 Vald dimensionerande 10 skjuvhåll fasthet • 'tu SGl k x 'tu SGI V t:.

't

_Uy VlAK

 , empiri ur o'~ med Hansbo's formel

fuk

Figur 2. Uppmätt skjuvhållfasthet samt Figur 3. Resultat av utförda portrycks­

vald dimensionerande skjuvhåll­ mätningar.

fasthet. Uppmätt skjuvhållfasthet har korrigerats med hänsyn till flytgränsen.

Mätarna på 5,5 - 9,3 m djup visar före tömning ett portryck motsvarande en grundvattenyta ca 1 m under markytan. Portrycksmätaren på 3,7 m djup visar ett betydligt lägre portryck, mot­ svarande en grundvattenyta ca 2 m under markytan. Sannolikt beror detta snarare på ett fel på mätaren än en faktiskt uppmätt portrycksskillnad. Tre dagar före tömning ökade portrycken något, ca 2 kPa, i samtliga mätare.

Då kanalen tömdes, natten till den 19 augusti, reagerade portrycksmätarna omedelbart och portrycken sjönk snabbt i samtliga fyra mätare. Portrycken i mätarna på djupen 5,5 och 8,0 m under markytan sjönk inom loppet av några timmar 3 - 4 kPa. På 9,3 m djup sjönk trycket ca 10 kPa inom loppet av 12 timmar, dvs ungefär den tid det tog att tömma kanalen. Under de två dygn som följde efter tömningen av kanalen registrerades en liten ökning i portrycken på 3,7 - 8,0 m djup, medan trycket sjönk ytterligare på 9,3 m djup.

Fyra dygn efter tömning visar mätarna på 5,5 och 8,0 m djup ett portryck motsvarande en grundvattenyta ca 1,5 m under markytan. Mätaren på den djupaste nivån visar den största sänkningen av portrycket, en nivå motsvarande en grundvattenyta 2 - 2,5 m under markytan. Orsaken till detta kan vara att leran på denna nivån har inslag av siltskikt och därigenom är mer vattengenomsläpplig.

4.2 Rörelsemätningar

Mätning av kanalbankens horisontalrörelser har utförts med inklinometer i en punkt 4 m från släntkrön (se Figur 1 ovan). Mätningar har utförts manuellt vid sex tillfällen utöver nollmät­ ningen, vilken utfördes ca 10 dagar efter installationen. Inklinometeröret installerades 1 månad före tömningen av kanalen. Resultatet av mätningarna redovisas i Bilaga 3.

Två inklinometermätningar utfördes då kanalen var tömd. Vid mätning utförd 87-08-20, 1,5 dygn efter tömningen av kanalen, uppmättes en horisontalförskjutning av ca 4,5 mm ut mot kanalen. Förskjutningen var störst i markytan och avtog i stort sett linjärt med ökande djup. Efter ytterligare 14 dygn hade förskjutningen ökat till ca 5,5 mm.

Efter att kanalen åter vattenfyllts utfördes ytterligare tre mätningar, två dygn (87-09-07), en månad (87-10-05) och tre år (90-11-05) efter åter-fyllningen. Resultaten visar att hälften av horisontalrörelsen gick tillbaka då kanalen åter-fylldes och att denna rörelse inträffade under de första två dygnen efter åter-fyllningen.

5. STABILITETSBERÄKNINGAR

5.1 Beräkningar med SLOPE/W

Stabilitetsberäkningar har utförts under antagandet om cirkulärcylindriska glidytor och med såväl odränerad som kombinerad analys. Vid kombinerad analys väljs för varje glidytedel det lägsta värdet av den odränerade och den dränerande hållfastheten som dimensionerande håll­ fasthet. Datorprogrammet SLOPE/W har använts vid beräkningarna.

Beräkningsförutsättningar:

• Lerans odränerade skjuvhållfasthet har bestämts med ledning av, enligt SGI Information 3,

korrigerade värden från konprov och vingförsök, samt empiriska värden utvärderade från förkonsolideringstryck och flytgräns. Den odränerade skjuvhållfastheten och vald skjuv­ hållfasthet för beräkningarna redovisas i Figur 2 ovan.

• Lerans dränerade hållfasthet har bestämts med antagandet om en inre friktionsvinkel av 3 0° och ett värde på c' av 5 kPa i den ej uppspruckna delen av torrskorpan och 3 kPa på nivåer under 4 m djup.

• Leran har antagits uppsprucken ner till 1 m djup.

• Lerans densitet har antagits till 1,9 t/m3 _{ner till 4 m djup och 1,65 t/m}3 _därunder.

• Portryck har valts med ledning av uppmätta värden före och efter tömning av kanalen, samt

den i kanalen uppmätta vattennivån före tömning. Portrycken före tömning har bedömts motsvara en grundvattenyta 1,2 m under markytan med en hydrostatisk tryckfördelning mot djupet. Ovanför släntkrön har portrycken efter tömning bedömts motsvara en grundvattenyta 2, 0 m under markytan med en hydrostatisk tryckfördelning mot djupet. • Djupet från släntkrön till fast botten har antagits till 11 m. Fast botten har antagits vara

Lägsta säkerhetsfaktor beräknad med odränerad analys är 2,52 för fallet med vattenfylld kanal. Denna säkerhetsfaktor sjunker till 1,39 då kanalen tömts på vatten. Resultatet av beräkning­ arna inklusive beräkningsförutsättningar redovisas i Bilaga 4: 1-4:2.

Den dränerade skjuvhållfastheten blir lägre än den odränerade vid en överkonsolideringsgrad av storleksordningen 2, vilket skall jämföras med ovan beräknat OCR på 2, 0-2, 7. Ett brott i direkt samband med en tömning av kanalen skulle dock sannolikt ej ske som ett helt dränerat brott. Hur långt tid som erfordras för att ett brott i slänten ska ske dränerat beror på faktorer som jordens permeabilitet, modul samt släntgeometri.

Vid den beräkning som utförts med kombinerad analys blir den dränerande skjuvhållfastheten dimensionerande. Den beräknade säkerhetsfaktorn för fallet tömd kanal blir, för korta ytliga glidytor, starkt beroende av antagen portrycksfördelning i själva slänten. De portrycksmätare som installerats är placerade ca 4 m bakom släntkrön och återger således ej portrycksfördel­ ningen i yttre delen av slänten. Lägsta säkerhetsfaktor beräknad med kombinerad analys är 1,55 för fallet vattenfylld kanal. För fallet tömd kanal och med en portrycksfördelning motsva­ rande en grundvattenyta 1-1,5 m under markytan i slänten erhålls en säkerhetsfaktor för korta glidytor av 0,98. För större glidytor, som angriper ca 4 m bakom släntkrön, erhålls en säker­ hetsfaktor av 1, 10. Sannolikt är dock portrycket i yttre delen av slänten lägre i verkligheten och således är säkerheten högre än beräknad. Beräkningar har också utförts med en portrycks­ fördelning motsvarande en grundvattenyta 1-3 m under markytan i slänten. I detta fallet erhölls en lägsta beräknad säkerhetsfaktor av 1, 13. Resultatet av beräkningarna samt gjorda beräk­ ningsantaganden redovisas i Bilaga 4:3-4:6.

Det begränsade antalet sonderingar har inneburit svårigheter att bedöma lerdjupet i beräk­ ningssektionen. Ytterligare beräkningar har därför utförts med antagandet att fast botten mot­ svarar installationsnivån för inklinometerröret. Med ett antaget lerdjup av 9,5 m, vilket motsva­ rar inklinometerrörets installationsdjup, erhålls för fallet tömd kanal, vid odränerad analys en lägsta beräknad säkerhetsfaktor av 1,47, dvs något högre än vid antagandet 11 m lerdjup (Bilaga 4:7). Med kombinerad analys för fallet tömd kanal erhålls samma beräknade säkerhetsfaktor som vid 11 m lerdjup, dvs 0,98, se Bilaga 4:8.

5.2 Beräkningar med FLAC

Vid beräkningar med avancerade numeriska metoder kan man åskådliggöra beteenden vid olika typer av ingrepp. Beräkning av säkerhetsnivå eller traditionell mobiliseringsgrad kan indirekt göras genom att beräkningar genomförs med succesiv reduktion av hållfastheten tills stora förskjutningar erhålls i slänten. Reduktionen av hållfastheten vid detta gränstillstånd motsvarar normalt den enligt klassisk analys beräknade säkerhetsfaktorn eller mobiliseringsgraden.

Beräkning av stabiliteten enligt detta sätt har för denna slänt genomförts med datorprogrammet FLAC, vilket är baserat på finita differensmetoden. Säkerhetsfaktorn har beräknats genom att successivt reducera hållfasthetsvärdena tills brott beräkningsmässigt uppstått i jordmaterialet. Beräkningarna har utförts för odränerade förhållanden med odränerade hållfasthets- och deformationsparametrar. Beräkningarna för dränerade förhållanden har utförts med dränerade hållfasthetsparametrar och deformationsparametrar (v=0,3) för en antagen portrycksfördelning i slänten. Denna portrycksfördelning motsvarar en grundvattenyta 1-3 m under markytan i slänten (jfr beräkningarna med SLOPE/W, kap 5. 1). Övriga beräkningsförutsättningar har varit följande:

• Den odränerade skjuvhållfastheten i leran har antagits till 50 kPa i torrskorpan, dvs ner till 4,0 m djup. Därunder har en linjär hållfasthetsökning antagits, från 24 kPa på 4,0 m djup till 36,6 på 11,0 m djup.

• Lerans dränerade hållfasthet har bestämts med en inre friktionsvinkel av 3 0° och ett värde på c' av 0 kPa i torrskorpan ovan nivån+ 10, 1 m och 5 kPa i torrskorpan under nivån + 10, 1 m. I underliggande lera har ett värde på c' av 3 kPa antagits.

• Lerans densitet har antagits till 1,9 t/m3 _{i torrskorpan och 1,65 t/m}3 _därunder.

• Spänningstillståndet in situ har beräknats med stöd av empiri. Det spänningstillstånd som

använts vid beräkningarna redovisas i Bilaga 5 .1.

• Lerans elasticitetsmodul (E) har beräknats med stöd av empiri. Tryckmodulen (K) och

skjuvmodulen (G), vilka används som indata i programmet, har utvärderats ur elasticitetsmodulen och antaget värde på tvärkontraktionstalet, v. I den odränerade analysen har en tryckmodul antagits som ger v=0,5. De vid beräkningarna använda modulerna redovisas i Bilaga 5 .2.

• Dragspänningar i jordmaterialet har tillåtits.

• Djupet från släntkrön till fast botten har antagits till 11 m. Fast botten har antagits vara horisontell.

Vid odränerade förhållanden erhölls en indirekt beräknad säkerhetsfaktor vid tömd kanal av 1,55. Vid dränerade förhållanden gav beräkningarna en indirekt beräknad säkerhetsfaktor av 1, 15. Resultatet av beräkningarna redovisas i Bilaga 6.1 - 6.2. Beräkning av säkerhetsfaktorn för fallet fylld kanal har ej utförts.

6. BERÄKNING AV FÖRSKJUTNINGAR

Beräkning av förskjutningar för olika ingrepp har utförts med datorprogrammet FLAC. Beräkningarna har genomförts för fallen fylld kanal, tömd kanal samt återuppfylld kanal, både för odränerade och för dränerade förhållanden (v=0,3). För att en direkt jämförelse med de inklinometermätta rörelserna ska kunna göras har fasta botten antagits belägen ca 9,5 m under markytan, dvs vid installationsnivån för inklinometerröret. Övriga beräkningsförutsättningar framgår av kap. 5.2 ovan.

Vid beräkning för fallet tömning av kanalen erhålls vid odränerade förhållanden en beräknad horisontell förskjutning av ca 4,5 mm vid markytan i läget för inklinometerröret. Beräknad förskjutning avtar succesivt mot djupet. Vid beräkning under dränerade förhållanden erhålls ca

8,0 mm horisontell förskjutning vid markytan, succesivt avtagande mot djupet. Beräknade förskjutningar framgår av Figur 4.

Beräkningar för fallet återfyllning av kanalen visar en beräknad åter:fjädring av 0-1 mm för både odränerade och dränerade förhållanden.

7. JÄMFÖRELSER

7.1 Stabilitets beräkningar

Jämförelse mellan utförda stabilitetsberäkningar visar en något högre säkerhetsfaktor beräknad indirekt med FLAC jämfört med klassiska stabilitetsberäkningar med SLOPE/W. För odräne­ rade förhållanden erhölls för fallet tömd kanal säkerhetsfaktorn 1,39 med SLOPE/W och 1,55 med FLAC. Motsvarande värden för dränerade förhållanden, och med ett portryck motsva­ rande 1-3 m under markytan i slänten, var 1, 13 med SLOPE/W respektive 1, 15 med FLAC. Att säkerhetsfaktorn är högre vid beräkningarna med FLAC beror sannolikt på att leran anta­ gits uppsprucken till 1,0 m djup vid de klassiska beräkningarna men ej vid de numeriska beräkningarna.

Läge och storlek av den farligaste glidytan beräknad med SLOPE/W stämmer väl överens med brottzonen beräknad med FLAC för odränerade förhållanden. För dränerade förhållanden visar FLAC-beräkningarna på en brottzon vars djup överensstämmer med beräknad farligaste glid­ yta. Brottzonens utbredning enligt FLAC-beräkningarna får däremot en något större utbred­ ning, angriper på större avstånd bakom släntkrönet, än farligaste glidytan enligt klassiska beräkningar.

7.2 Förskjutningar

De förskjutningar som beräknats med FLAC vid odränerade förhållanden är närmast jämför­ bara med de förskjutningar som uppmätts direkt efter tömning av kanalen. Dessa beräknade förskjutningar stämmer, i läget 4 m bakom släntkrön, väl överens med de som uppmätts direkt efter tömningen av kanalen, se Figur 4. I markytan erhålls i stort sett lika stora beräknade som uppmätta förskjutningar. De uppmätta förskjutningarna avtar linjärt med djupet, medan de beräknade är mer succesivt avtagande.

De beräknade förskjutningarna enligt FLAC vid dränerade förhållanden kan jämföras med de som uppmätts efter en längre tid, under förutsättning att antagna portrycksförhållanden i slän­ ten motsvarar de verkliga portrycksförhållandena. Dessa är sålunda mer jämförbara med de förskjutningar som uppmätts lång tid efter tömningen av kanalen. De för dränerade förhållan­ den beräknade förskjutningarna är ca 1,5 gång så stora som de uppmätta 14 dygn efter töm­ ning. De beräknade förskjutningarna är dock starkt beroende av antagen portrycksfördelning i slänten.

Vid en återuppfyllning av kanalen visar resultatet av beräkningarna på en liten återfjädring av 0-1 mm vid både odränerade och dränerade förhållanden. Den uppmätta återfjädringen uppgick till ca 3 mm, eller hälften av den totala upmätta förskjutningen vid tömning.

Förskjutning (mm) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 0,00 +--+--t--+---+---+--+--+---t-->-t--+11!!-t---+---r--~----t-...--,----,---j 2,00 3,00 4,00 5,00

I

0. 6,00 · ::, 0 7,00 8,00 9,00

10,00 _{-+-Uppmätt. 1,5 dygn efter tömning I}

- - - Uppmätt. 14 dygn efter tömning ! --.- Beräknad. odränerat ;

11,00 - ~ + - - - t - - - , ' - - c - - - - + - i-·1<--Beräknad. dränerat

L.-12,00

Figur 4. Med inklinometer uppmätt och med FLAC beräknad.förskjutning.

8. DISKUSSION OCH ANALYS 8.1 Stabilitet

Vid de utförda beräkningarna har vissa antaganden gjorts, som är av avgörande betydelse för resultatet. Portryckssituationen i slänten, vilken är avgörande för den dränerade

( effektivspänningsbaserade) analysen, är endast känd i en punkt 4 m bakom släntkrön och återger således ej portrycksfördelningen i yttre delen av slänten. Utifrån denna mätning har samma förhållanden antagits råda i själva slänten, dvs hydrostatiska förhållanden och en grund­ vattenyta 1-1,5 m under markytan. Vid en hastig sänkning av vattennivån, som vid tömningen av kanalen, borde kvarvarande portryck finnas i friktionslagret under leran, medan portrycket i den yttre delen av slänten borde vara lägre än antaget. Tömningen bör innebära att leran initi­ ellt försöker bibehålla sin effektivspänningsnivå, dvs avlastningen innebär en portrycksminsk­ ning. Leran kommer sedan under den fortsatta tömningsperioden succesivt utjämna portrycken med hävning som följd. Tidsförloppet för hävningen beror dels på lerans permeabilitet och kompressionsegenskaper, dels på dräneringsvägama.

Beräkningsresultatet påverkas av antaganden om djupet till fast botten. De trycksonderingar som finns visar endast djupet till friktionsjord i området ovanför strandlinjen. Inga sonderingar finns som visar lerdjupet i kanalfåran. Lerdjupet kan sålunda både vara större än antaget eller möjligen förekommer endast friktionsjord i kanalfåran. Detta påverkar också vilken

Med ovan nämnda förhållanden helt klarlagda ökar noggrannheten i stabilitetsberäkningarna. En modellering av portryckssituationen i slänten skulle då också kunna utföras, tex med dator­ programmet SEEP/W, vilket skulle ge en klarare bild av aktuell portrycksfördelning.

Det är svårt att på basis av utförda beräkningar avgöra hur ansträngd slänten var vid tömningen av kanalen. Även om en mer detaljerad undersökning utförs, är det svårt att avgöra om ett brott i samband med en tömning av kanalen i praktiken skulle ske som ett dränerat eller odrä­ nerat brott. Hur långt tid som erfordras för att ett brott i slänten ska ske dränerat beror på faktorer som jordens permeabilitet, modul samt släntgeometri.

För att klarlägga ovan nämnda förhållanden bedöms ytterligare sondering i en sektion i läget för inklinometerröret, samt portrycksmätning på olika nivåer i ytterligare en punkt, mitt i slän­ ten erfordras. Vid nästa tillfälle då kanalen töms på vatten kan kompletteringar eventuellt utfö­ ras. Mätningar i befintligt inklinometerrör och av befintliga samt nya portrycksmätare skulle då utföras på samma sätt som för denna utredning.

8.2 Förskjutningar

Ej heller vid jämförelse av uppmätta och beräknade förskjutningar är förutsättningarna iden­ tiska. I verkligheten har kanalen varit tömd på vatten vid ett flertal tidigare tillfällen. I FLAC­ modellen har slänten antagits nederoderad från en horisontell markyta och en konstant vattennivå motsvarande den innan tömning har antagits. Det är tänkbart att de nu uppmätta förskjutningarna är mindre än de som erhölls första gången kanalen tömdes på vatten. En simu­ lering av upprepade tömningar och återuppfyllningar skulle möjligen kunna ge en tydligare bild av detta.

Som nämnts ovan skulle även en tillförlitligare bild av aktuell portrycksfördelning i slänten vid en tömning av kanalen vara önskvärd. Detta för att en bra jämförelse mellan uppmätta för­ skjutningar efter en längre tid och beräknade sättningar vid dränerade förhållanden skulle kunna erhållas.

9. SLUTSATSER

Resultatet av utförda beräkningar visar relativt god överensstämmelse i såväl beräknad säker­ hetsfaktor som läge för farligaste glidyta mellan de klassiska beräkningarna med SLOPE/W och indirekt med de numeriska beräkningarna med FLAC.

Jämförelsen mellan uppmätta och beräknade förskjutningar i samband med tömningen av kana­ len visar på samma rörelsemönster, men en viss skillnad i storleken på förskjutningarna kan konstateras. Storleken på uppmätt och beräknad återfjädring vid återuppfyllning av kanalen uppvisar större skillnader. De numeriska beräkningarna är dock känsliga för vilka antaganden som görs och uppmätta rörelser är små (några millimeter).

<t

~45

Tt k Pa (oreducerad) 0 10 20 30 40 Vattenkvot w% 20 40 60 80 Let vx Vb Tr Kv St I

I

r

!kl 2 Pp 3 4

~45

Let vx 78 H D c - t - - 1 - - - t - - - 1 +a1 ,l ~ ' - I ~~ ~-t-:il'.---1 ~ Le vx Le vx 3,7m

t

itO

i3s

1 ,___.,_._,_,,__..,..,_.___,+114 ~ I l - - - l - - - ~ - ~ - l + 1 8 6 1 - - - - 1 - ~ I 1

1---·

I 2 99 1---6+---8!-< 1 I >---t---t----o:,._.,,__,,359 I •1 Ll. d>--l I I 1• 271 0 20 BCI 0,5 1,0 1,5 2,0 sensitivitet st Skrymdensitetp t/m3 Le vx Le vx si Le vx si Le vx si Le 2 4 kN 5,5m 8,0m 9,3m PORTRYCKEN REDOVISAS I BILAGA NR 1

i40

+35 V= VIAK

zoz

j KARLS GRAV ~ GEOTEKNISK UNDERSÖKNING ~

SGF nr 31 Klintland Grafiska, Linköping @ Svenska Geotekniska Föreningen

Densitet Vatten- Finleks- Sensiti- Skjuvhållfasthet övriga "tJ a. "tJ -n _o,

::0"' ::0

kvot tal vitet enl. (oreducerad) under.. C/lO-= o ;;;

Sektion/borrhål _{Q w konprov kPa *) sök­} A° < 3 <

"

Benämning WF _Tf Anm. _{) ;;: ;;: (/) <g_}

Djup/nivå Vm' 'lo _'lo St ningar'"*) _~ G> 00 G) _{- l} ;:;·

Tryckprov/ Konprov z '-J z )::, "'

-··-···I ;;;s:;

z

O

z

- l §I

1 1 - - - ; - - - - · - · i

ILet vk

< G> '-J G> 1"17 _ö'

(/) 0 _{z ::,}

0, 4-1, 7

Grå torrskorpelera med växtdelar,

24 (/) il: <.D (/)

-~

(/)

G)

rostfläckig

rt 0 _1"17

25

Let vl<

0

1,7-2,0

Brungrå torrskorpelera med inslag av

"tJ - l

1"17

mylla, växtdelar, rostfläckig

;;,s::

z

,-;

;;- ~ a. r (/) 0"

0 0 - CD

3,0

Grå lera med växtdelar, rostfläckig

1,87 36 56 3,4 87

Levx

torrskorpetyp

_;;, '" " l> _;;,s::

~ 3 ~ )::,

§" )>. l>

;;· , - ;

1,62 60 54 30 23

Le vx

Ö: o 00 0 z

4,0

Grå lera med växtdelar

z -i

(/) a. '-J i::!

" o m - l

~ ::, 00 C ,-;

Le vx

Grå lera med växtdelar

1,62 66 46 17 4 27

N5

- l

::0 _{- l}

26

Le vx

a (/)

5,0 _{Om C}

I

6,0

Grå lera med växtdelar

1,66 60 43 186 , - ; ;,;

;, 3: _:": '· z G> 299 26

siLe f;x

(/) l>

7,0

Grå siltig lera med växtdelar

1,65 57 36

::0

"tJ

8,0

Grå siltig lera med växtdelar

1,66 59 37 359 28

si Le

f; X _ro

s

0

I ju Al :i::,-'O ;:o 1,71 51 34 271 26

si Le

C r 'O 9,0

Grå siltig lera

;;, a. _(/) u:, ::, "' G) , _;:o r )> !" )::, OJ X- ~ ::, < 0 ;:o (..)7 < _)> I )::,: f-' z -I(/) 0 [T] 0 l> 0 ;:o ;:o == ---.__, (/)

-==

*

Korrigering rekommenderas enl SGI Info nr 3

00 OJ m 

w 0

c~

;:o G) zi-1 -i ₀

:=

"' O" _m:"': <1> ;:o z ::, _{(/) G>} 'O

a~

OJ _z

"

p., z (JG p., G) )> N _;:o ..,_.

Bilaga 2:2

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT SAMMANSTÄLLNING AV öDOMETERFöRSöK (CRS)

Projekt: VÄNERSBORG Dnr:

Borrhål: Datum: 910726 Si gn.: I-M

s

Djup Dens. a'c ML c' L M' Perm. _{(3k cvmin} Jordart

(CRS) k

m t/m3 kPa kPa kPa - m/s - m2 _/s

3 1.87 (200) - - - (4• 1Q-10) _{Le vx} 4 1. 64 784 670 227 12.4 9, 70- 10 Le vx 5 1. 64 705 620 152 73.2 ( 2 · 1

o-

8 ) Le vx 6 1. 80 759 1040 223 78.0 ( 5• 10-9 ) _{Le vx} 7 1. 66 158 620 199 13. 1 2 • 1

o-

9 _{Le vx} 8 1 . 69 140 920 206 14.6 2· 10-9 _{Le sk} 9 1. 62 193 210 210 21 . 3 7•10-10 _Le Vertikaltryck (kPa) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 Djup OO (ml 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 =c'c enligt ödometerförsök (CRS) 22 tfu X =c' c= (Hansbo -57) 0.45· \{_ 24

Bilaga 3

Y-RIKTNING

X-RIKTNING

(MM) -4 -2 0 2 4 6 8 (MM) -4 -2 0 2 4 0 - + - - - ~ i--J.--_.__ _,_1_---1-_ _ 0 . . L - ---+--...1 ' I l !MAR~YT A , 1MAR~YT A i

i

! I l

I

Q_ Q_

;.

Q_ Q_ 0 0 l ­ l ­ a:

il

:/1 a: :O :O a: a:

s - · · :

-+l&---·-:-·----a: w

ffi

.

* '

0

~

. I .

z

:::J \! Q_ p :::J 7 0 i 15...· - ~ - - ~ - ~ - - - ._______i_ ___ . ₁

TECKENFÖRKLARING

SYMBOL MÄTOMG

DATUM

DAGAR KAL.FAKT

AO A1

A2 VRIDN KORA

G) ₀ 870717 REF-M 0.000 1.000 0.000 0.00 1. 000 'y _{1 870814 28 0.000 1.000 0.000 0.00 1. 000} + 2 870820 34 0.000 1. 000 0.000 0.00 1.000 X 3 870904 49 0.000 1. 000 0.000 0.00 1. 000 '4> 4 870907 52 0.000 1. 000 0.000 0.00 1.000 + 5 871005 80 0.000 1.000 0.000 -0.20 1. 000 :::< 6 901105 1207 0. 000 0.570 0.000 1.00 1.000

j~~

1

0\

--~~~✓10~~

m

>1-(11,.

=::::~/

.

··_:..:,_,or"'

p

-.>-'

~

""-..

'

- ' ~ ~ ~ - - - - ! 2 . _ -;::.,... · · · · ·

-30

KARLS GRAV

Vattenfylld kanal

Odränerad analys

25 ,_ : 01,u

~?:\:

:1

r :

20

i

i\!1

IJ

f:'~

_l)

_J

.

~ ~

\!t

.!.

~

.

,,,----.__ '-­ Q) _,__, Q) E 15 '---'

>-~

10 I Let, cu .0, Tunghet 19. - ---·-·---

~

I

1

~

~

I

Vo

cu- 1 Tunohet-1 0 L - - - __

J____________

, . ~ - - - - ' - - - ' - - - _ _ _ _ L __ _ _ __[___ _ _ _L __ _ ___L_ _ _ __j 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

X

~ karlo7vd.slp

i

i:,, .j:::.

30

KARLS GRAV

Tömd kanal

Odränerad analys

25 20 •I : :

r\

•11

ni

r: •

I -

.i\~7:V,-.._._...

---­Q) + - ' Q) E 15 ._____,

.

>-cu=50.0,

et= 19.0

(Lrt

med sprickor)

10

cu=50.0, Tunq

19.0

5 cu

24+

6.5

~

'"'---~~ - - - ·

~

0 " - - - ~ - - - - ~ - - - - ~ - - - - ~ - - - - ~ - - - - ~ - - - - _ , __ _ _ _--'---_ _ _ __ _ J 0 5 1ll 15 20 25 30 35 40 115

X

-·

tCi karlot4d.slp

30 25

KARLS GRAV

Vattenfylld kanal

Kombinerad analys

20 ---­ '--Q.) _,_, Q.) E ._____,, >-15 10 Let , Tunqhet·-19.0

c'-=30, Tur:i_cih 19.Q:u=5q.o 0' 30, cir·50.0

~

5 Let, Tung c' 0' 16.5 , cu 1.8z 0 0 ___L____ 5 10 15 20

X

(meter)

I 25 30 35 - ~ - - - _ J 40 45 ~ pi" (JQ lo'

30

KARLS GRAV

Tömd kanal

Kombinerad analys

25 20 I

---­

_{_,_,} QJ QJ E 15 '---" >-ickor c' 0, 0' 10

hc\ 19.0 c' 5, 0'

cu=5O.O

Hi.5

5 c' 3, 0'

_~

I

_ _ J

0 ' ~ ~ ~ ~ ~ ~ ' ' -0 10 15 20 25 35 40 4:i to karlktld.slp p,"

X

(meter)

-·

30

KARLS GRAV

Tömd kanal

Kombinerad analys

25 •-20

. .

---. ' ­ Q) -+-' Q) E 15 '---'

>----med~ sprickor c'=O, 0'=30, c~=50.0, Tungh 19.0

10 Let, Tungh 19.0 c' 5, 0'

CtJ='SD.0

- - -

··

....

I

ung

hel 16.5

~ • . " ~

5 c' -3, 0'=30, cu=24.0+ 1.Sz

_{••• ••••• ~...}

_{", •.}

~

0 ' - - - ' - - - ~ - - - - ~ - - - - ~ - - - ' - - - ' - - - ' - - - _ _ _ _ _ l _ - - - - _ _ J 0 5 10 15 20 25 jQ _-35 i!.O 45

X

(meter)

:Jj karlkt5cl.slp p, (/Q p, .j:::,.

---30

KARLS GRAV

Tömd kanal

Kombinerad analys

.

25

_{Större avsänkning av}

grundvattennivån

i

slänten

,1//tlll

:6~'.~~å/'

•Il .

I

I

20

.

_/"

• ,,,----..__{,._} Q) _,_, Q) E 15 >-Let .= 19.0 cu- .0 10 Let,

0'

I

cu="§JJ.u- --- _

~"',

6

r: Let, .J 5 1 7 (/2 j C .l, YJ (Il ~~ ()

~

/ 0 ' - - - ' - - - ' - - - ~ - - - ' - - - ' - - - ' - - - ~ - - - " ~ - - - _ _ _ _ _ _ _ , 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

X

~

30

KARLS GRAV

Tömd kanal

Odränerad analys

Antaget lerdjup

=

9,5m

(= installationsdjup inklinometer)

.

_.

.

.

.

,,--___{,.__}

.. \ \ i \ ~ ..

. .

Q) Q) E

-

15

.

.

>-Let, cu=50.0, 19.0 (meds rickor)

---- ---- - - - ~ 5 Le, cu 2411. ,

Tur1cJ

1

~

,. J 10 '15 20 25 30 35 40 li:J ~. KG-Hl320T.SLP

_X

_(meter)

-p:, (JQ p:,

30 25

KARLS GRAV

Tömd kana]

Kombinerad analys

Antaget lerdjup

=

9,5m

(=

installationsdjup inklinometer)

20

)l!"IJ,,, .

,----.._ ' ­ Q) ..., Q) E 15

,//111~·

>-Let med sprickor

10 i-- - - -- ,_ - ,

Le, l

19.0

c' 0, 0' 30, Tung 19.0cu

,

--5, 0 =30, cu=50.0

-\- - - ~

Le, Tung

16.5

5 I C -7 (,~ I J, \I.i C:U 1

---

_:_~---

--- - - - - -- - -

~

o ~ ~

-o

5 ~ - - - - ' - - - J __ _ __ _ _ J __ _ __ _ _ _ J _ _ 10 15 20 25 30 - - - ~ - - - ~ 35 40 45 ~

Bilaga 5: l

FLAC-INS.XLS Diagram 1

Karls Grav

Effektivspänning in-situ kPa

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 12,00 - - 1 1 1 -Vertikalt 10,00 --0--- Horisontellt 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00

Bilaga 5:2 MODUL.XLS Diagram 2 Karls Grav Modul kPa 0 5000 10000 15000 20000 25000 12 10 8 E o('(l 6 > 2 - - - M o d u l E - - 0 - M o d u l G ---+-Modul K 4 2 0

I

JOS TITLE: KARLS GRAV Sankn/ng av vattenytan till nivan +3.2 m Odranerat Reduktion 1.55

I

(*w,1)m

FLAC (Version 3.23)

LEGEND 4/18/1996 12:25 step 142000 -2.667E+00 <X< 5.067E+01 -2.017E+01 <Y< 3.317E+01 Boundary plot (Gränslinjcr, skala:)

I i i i i I I i i I I

0 1E 1 m

Displacement vectors (Förskjutningsvcktorer,

Max Vector = 1.865E+00 skala:)

0 5E Om

KARLS GRAV Tömd kanal

Odränerad analys, Reduktion med 1,55 Förskjutningar ~ '-.;

'

2.500 1.500 .500 -.500 -1.500 Swedish Geotechnical lnstitute, Linkoping b:1

-·

5,-' (Jq

°'

00

I

JOS TITLE: KARLS GRAV Sankn/ng av vattenytan till nivan +3.2

m

Odranerat Reduktion 1.55

I

(*10"1)rn

FLAC (Version

3.23)

LEGEND 4/18/1996 12:39 step 142000 -2.667E+00 <X< 5.067E+01 -2.017E+01 <Y< 3.317E+01

Boundary plot (Gränslinjer, skala:)

j 1 I 1 1 1 1 1 1 1 I

0 1 E 1

rn

Velocity vectors (Hastighetsvektorer. skala:)

Max Vector = 1.688E-04

0 5E -4

m/s

KARLS GRAV

Tömd kanal

Odränerad analys, Reduktion med 1,55 Hastighetsvektorer ~ '-.;

'

2.500 1.500 .500 -.500 -1.500 OJ

-·

I

JOS TITLE: KARLS GRAV Sankn ing av vattenytan till nivan +3.2 m Odranerat Reduktion 1.55

I

(*10A1)rn 1

FLAC (Version 3.23}

KARLS GRAV

Tömd kanal

Odriinerad analys, Reduktion med 1,55

LEGEND Plasticerat område _2.500

4/18/1996 12:39

step 142000

-2.667E+00 <X< 5.067E+01 -2.017E+01 <Y< 3.317E+01

1.500

Boundary plot (Gränslinjer, skala:)

I I I I I I I , , I I

0 1 E 1 rn

Plasticity lndicator

* at yield (på väg att plasticcras)

,500

X elastic, at yield in past

( elastisk, tidigare plasticerat)

-,500 -1.500 _b:1

-·

~ Swedish Geotechnical (JQ p,

°'

I

JOS TITLE: KARLS GRAV Sankn ing av vattenytan till nivan +3.2 m Dranerat Reduktion 1.15

I

(*10"1)rn 1

FLAC (Version 3.23)

KARLS GRAV

Tömd kanal

Dränerad analys, Reduktion med 1,15

LEGEND Försk.i utningar

2.500

4/18/1996 10:04 step 27000

-2.667E+00 <X< 5.067E+01 -2.017E+01 <Y< 3.317E+01

1.500

Boundary plot (Gränslinjec skala:)

I i I i I I I i I I I

0 1E 1 rn

:_-·

Displacement vectors (Förskjutningsvektorer,

Max Vector == 1.911 E+00 skala:)

I I I I I I .500 0 5E 0 rn -.500 -1.500 w

-·

p;-I

JOB TITLE: KARLS GRAV Sankn/ng av vattenytan till nivan +3.2 m Dranerat Reduktion 1.15

I

(*10"1)1T\

FLAC (Version 3.23)

LEGEND 4/18/1996 10:04 step 27000 -2.667E+00 <X< 5.067E+01 -2.017E+01 <Y< 3.317E+01 Boundary plot (Gränslinjcr, skala:)

I i i i i i I I I I I

0 1 E 1 rn

Velocity vectors (Hastighetsvektorer, skala:)

Max Vector = 7.41 0E-04

I i I I i i i i I I I, I I I I I I I I I 0 2E -3 m/s Swedish Geotechnical lnstitute, Linkoping KARLS GRAV Tömd kanal

Dränerad analys, Reduktion med 1,15

Hastighetsvcktorcr 2.500 1.500 .500 -.500 -1.500 t:o

-·

:::,, (J::; :::,, 0\ N

I

JOB TITLE: KARLS GRAV Sankn/ng av vattenytan till nivan +3.2 m Dranerat Reduktion 1.15

I

r10"1)M

FLAC (Version 3.23)

LEGEND 4/18/1996 10:04 step 27000 -2.667E+00 <X< 5.067E+01 -2.017E+01 <Y< 3.317E+01 Boundary plot (Gränslinjer, skala:)

I J I I I J I I J I '

0 1 E 1

Plasticity lndicator

* at yield (på väg att plasticeras)

X elastic, at yield in past

( elastisk, tidigare plasticerat)

KARLS GRAV Tömd kanal

Oddinerad analys, Reduktion med 1, 15

Plasticerat område _2.500 1.500 .500 -.500 -1.500 ~ pi (JQ