LABORATORIEUNDERSØKELSER – GEOTEKNISKE PARAMETERE
METODE SPENNINGER BRUDD PARAMETERE SKJÆRFASTHETEN NORMALT FRA:
4.7 ANDRE FORHOLD
4.8.5 Sammenstilling av resultater fra ulike program
Sammenstillingen er utført ved å betrakte ulike overslagsmetoder og beregningsprogram. For metodene Janbu publ. 16 og GPS-EXCEL er det beregnet med henholdsvis glideflate 1 (naturlig terreng) og glideflate 2 (med vegfylling og 13 kPa trafikklast) i Figur 4. 17. For de resterende metodene/programmene er det regnet med de mest kritiske skjærflatene for hver enkelt metode/program. Disse kritiske skjærflatene er ikke nødvendigvis de samme fra metode til metode.
Figur 4.22 Sammenstilling av resultater fra stabilitetsanalyser.
1 Bidraget fra horisontale krefter fra vann, vannfylte sprekker og vegfylling er ikke medtatt i
beregningene med GeoStab. Glidesnittet går derimot gjennom henholdsvis tørrskorpen og vegfyllingen.
2Ved bruk av Postograf /Beast er det som for GeoStab forutsatt at glidesnittet også går gjennom vegfyllingen.
3Effekten av vannfylt sprekk i tørrskorpen er ikke medtatt i denne beregningen med Plaxis. Glidesnittet går derimot gjennom tørrskorpen.
4Lamelle 1 og 2 er stått sammen for å få GPS-EXCEL til å konvergere i disse beregningene.
Selv om det er benyttet noe forskjellige forutsetninger for de forskjellige metodene/
programmene for stabilitetsanalysene viser relativt ensartede resultater for de forskjellige
vurderte tilfellene. Også beliggenheten av kritisk skjærflate er forholdsvis like for de forskjellige metodene.
De mest markante forskjellene i resultater kan i hvert fall delvis forklares med forskjellige forutsetninger som legges til grunn i de forskjellige metodene/programmene. Når det gjelder situasjonen med naturlig terreng synes variasjonene særlig å knytte seg til om effekten vannfylt marksprekk i tørrskorpen er medtatt eller ikke.
4.9 SYMBOLLISTE
Symbol Forklaring a attraksjon au hjelpestørrelse
D skjærflatens helning med horisontalplanet D seismisk koeffisient ved jordskjelv
A1/a2 plassering av sirkelsentrum for glidesirkel 'B lamellebredde
E helningsvinkel for skråning c kohesjon
cA skjærfasthet, aktiv cD skjærfasthet, direkte cP skjærfasthet, passiv cu udrenert skjærfasthet Cv konsolideringskoeffisient
D poretrykksparameter Fh horisontalkraft Fv vertikalkraft
f0 korreksjonsfaktor M friksjonsvinkel
J tyngdetetthet Jf lastfaktor
Jm materialkoeffisient
Jmd sikkerhet mot drenert brudd Jmu sikkerhet mot udrenert brudd
H dreneringens lengde HW ytre vannstand
HW’ høyde opp til grunnvannstand K0’ hviletrykkskoeffisient
Ip plastisitetsindeks L buelengde
Md drivende moment Ms stabiliserende moment No stabilitetstall
Na stabilitetstall
p0’ effektivt overlagringstrykk pv vertikalt overlagringstrykk pd totalt referansetrykk pe effektivt referansetrykk
q trafikklast R radius
ru poretrykksforhold rV normaltrykkskoeffisient WA skjærfasthet, aktiv WD skjærfasthet, direkte WP skjærfasthet, passiv Wk udrenert skjærstyrke
Q poissonstallet
' endring i middelspenning Vd
' endring i deviatorspenning Eu retningsvinkel for spenningssti
4.10 REFERANSELISTE
1. Arbeidstilsynet, Veiledning til forskrift om graving og avstiving av grøfter. 1993.
2. Arbeidstilsynet, Forskrift om graving og avstivning av grøfter. FOR 1985-11-19 nr. 2105, (bestillingsnr.151). 1985.
3. Andresen, L., Stabilitetsanalyser av skråninger, skjæringer og fyllinger. Eksempel fra praksis, bruk av ulike analysemetoder. Høy fylling på Leirsund, NGF/NIF/NB-kurs Rica Hell Hotell, 20-22. mai 2003.
4. Berre, T., Apparatur og prosedyrer i laboratoriet for å bestemme skjærstyrke av leire, Rapport 56103-26. 1983, NGI Oslo.
5. Brinkgreve, R.B.J., PLAXIS 2D - version 9. <http://www.plaxis.nl>. 2008: A.A. Balkema Publishers.
6. Bruun, H., GPS-Excel.xls Program for beregning av skråningsstabilitet. Excel-versjon, Intern rapport: nr. 2166. 2000, Statens vegvesen Vegdirektoratet, Teknologiavdelingen.:
Oslo.
7. Bruun, H., GeoStab. Program for beregning av skråningsstabilitet. Versjon 1.0., Intern rapport nr. 2176. 2000, Statens vegvesen Vegdirektoratet, Teknologiavdelingen.: Oslo.
8. Duncan, M., Landslides. Investigation and mitigation, Special report 247. 1997, Transportation Research Board. National Research Council.
9. Emdal, A., Stabilitetsanalyser av skråninger, skjæringer og fyllinger. Klassiske beregningsmetoder, NGF/NIF/NB-kurs Rica Hell Hotell, 20-22. mai 2003.
10. Frimann Clausen, C.J., Beast, a computer program for limit equilibrium analysis by the method of slices, Report 8302-2, revision 1, 24. april 1990.
11. Hjeldnes, E., Geotekniske stabilitetsanalyser i teori og praksis. En direkte metode for stabilitetsanayser, Kursdagene NTH. 1971: Trondheim.
12. Janbu, N., Bjerrum, L., Kjærnsli, B., Veiledning ved løsning av
fundamenteringsoppgaver, Publikasjon nr. 16. 1956, Norges Geotekniske Institutt: Oslo.
13. Janbu, N., Slope Stability Computations, Soil Mechanics and Foundations Engineering Report. 1968, NTH: Trondheim.
14. Janbu, N., Grunnlag i geoteknikk. 1970, Trondheim: Tapir forlag.
15. Kaynia, A.M., Jordskjelvregelverk for geoteknisk prosjektering, Eurokode 8 - del 1 og 5, Geoteknisk prosjektering etter Eurokode 7 - praktisk innføring, Norsk Geoteknisk
Forening: Kurs Rica Hell Hotel februar 2010.
16. Nordal, S., Glåmen, M.G., Stabilitetsanalyser av skråninger, skjæringer og fyllinger.
FEM-analyser, NFG/NIF/NB-kurs Rica Hell Hotell, 20-22. mai 2003. 2003.
17. Statens vegvesen, Grunnforsterkning, fyllinger og skråninger, Håndbok V221. 2008.
18. Svanø, G., Effective stress analysis undrained, Program documentation for ESAU. STF69 A86033. 1986, SINTEF.
19. Thakur V., Bæverfjord, M.G.G., Grande L., Pile movements induced instability of
engineered slopes 12th International conference of International Association of Computer Methods and Advances in Geomechanics (12: Goa : 2008)
20. Aarhaug, O.R., Geoteknikk og fundamenteringslære 2. 1984: NKI-forlaget.
21. NS-EN 1998-1:2004+NA:2008,Prosjektering av konstruksjoner for seismisk påvirkning -Del 1: Allmenne regler, seismiske laster og regler for bygninger. 2008, Standard Norge.
22. NSEN 19985:2004+NA:2008, Prosjektering av konstruksjoner for seismisk påvirkning -Del 5: Fundamenter, støttekonstruksjoner og geotekniske forhold 2008, Standard Norge.
Kapittel 5
JORDTRYKK
5.1 INNLEDNING ...5-2 5.2 EFFEKTIVSPENNINGSANALYSE - DIMENSJONERING ...5-4
5.2.1 Horisontalt terreng...5-4 5.2.2 Hellende terreng. ...5-6 5.2.3 Jordtrykk mot hellende vegg (skrå jordfront) ...5-8 5.3 TOTALSPENNINGSANALYSE ...5-8
5.3.1 Horisontalt terreng...5-8 5.3.2 Hellende terreng ...5-9 5.4 ANDRE FORHOLD ...5-10
5.4.1 Støttemur mot berg...5-10 5.4.2 Jordtrykk ved komprimering...5-11 5.4.3 Hviletrykk (K0)...5-12 5.5 BEREGNINGSEKSEMPLER ...5-12
5.5.1 Effektivspenningsanalyse – hellende terreng – aktivt jordtrykk. ...5-12 5.5.2 Effektivspenningsanalyse – hellende terreng – passivt jordtrykk. ...5-14 5.5.3 Totalspenningsanalyse – horisontalt terreng – passivt jordtrykk ...5-15 5.6 SYMBOLLISTE ...5-17 5.7 REFERANSELISTE ...5-17
5.1 INNLEDNING
Dette kapitlet omhandler jordtrykksberegninger mot støttekonstruksjoner i henhold til de teorier som det undervises i ved Institutt for Geoteknikk ved NTNU i Trondheim, men andre metoder som Coulombs jordtrykksteori eller fremgangsmåte beskrevet i NS-EN 1997-1:2004+NA:2008 Tillegg C kan også benyttes. Anvendelse på støttemurer og landkar og spuntkonstruksjoner er behandlet i henholdsvis kapittel 9 og kapittel 10. For valg av partialfaktorerer og jordparametre henvises til kapittel 0 og kapittel 2.
I det følgende er det skilt mellom:
a. Aktiv tilstand - konstruksjonen unnviker fra jorden b. Passiv tilstand – konstruksjonen presses inn mot jorden.
Jordtrykkene er deformasjonsavhengige. Det vil si at mobilisering av aktivt eller passivt jordtrykk fra en hviletrykkstilstand vil kreve deformasjon.
Figur 5.1 Sammenheng mellom jordtrykk og deformasjon.
For deformasjonsavhengige analyser er det viktig å ta med i betraktning at jord er et typisk ikke-lineært materiale. Initielt er jordoppførselen lineær-elastisk, men det skal relativt små deformasjoner til før arbeidskurven blir ikke-lineær og plastisk, se figur 5.1. Aktivt
grensejordtrykk mobiliseres ved deformasjon GA, mens passivt grensejordtrykk mobiliseres ved GP. Som illustrert på figuren skal det betraktelig større deformasjon til for å mobilisere passivt grensejordtrykk. Forsøk har vist at en deformasjon av størrelsesorden 0,5 % av støttekonstruksjonens høyde vil medføre aktivt jordtrykk i leire og ca 0,1 % i sand. For utvikling av passivt jordtrykk vil det være snakk om deformasjoner på 2-3 % av konstruksjonshøyden.
Bevegelse mellom støttekonstruksjonen og bakenforliggende jordmasser virker også inn på jordtrykket. Dette kan forklares ved at friksjonen eller ruheten r i grenseflaten mellom jorda og konstruksjonen vil føre til at jorda henger seg opp på konstruksjonen for et aktivt tilfelle hvor støttekonstruksjonen deformeres utover i toppen og jordkilen bak beveger seg nedover i forhold til konstruksjonen. Dette kan illustreres som vist i figur 5.2
Figur 5.2 Positiv ruhet ved aktivt jordtrykk
Ruheten r mellom en støttekonstruksjon og bakenforliggende jord kan defineres som
forholdet mellom skjærspenningen W som er mobilisert langs støtteveggen og den mobiliserte skjærfastheten i jorda.
Retningen for W vil ha betydning for trykket mot veggen. Dersom deformasjonene er som vist i fig 5.2, defineres dette som positiv ruhet, jorda henger seg på veggen. Ved
støttekonstruksjoner hvor relativbevegelsen mellom konstruksjon og jord vil bli motsatt rettet i et tilfelle med aktivt jordtrykk, defineres dette som negativ ruhet, jorda løfter veggen opp.
For tilfeller med passivt jordtrykk vil retningen for W være motsatt av retningen for aktivt jordtrykk ved samme fortegn for r. De ulike variantene av fortegn for r er illustrert i figur 5.3.
Figur 5.3 Bruddflatenes form ved positiv og negativ ruhet
Før aktuelle jordtrykk kan beregnes må grunnlaget for beregningen avklares, dvs:
a) Skal det utføres totalspenningsanalyse eller effektivspenningsanalyse?
b) Er det aktivt eller passivt trykk?
c) Hva er sannsynlig ruhet og hvilket fortegn har den? (r) For valg av verdier for r vises det til kapitlene 9 og 10 d) Hvilken materialkoeffisient kreves? (JM)
e) Hvilken mobiliseringsgrad er sannsynlig / nødvendig? (f)
f) Hvilke ytre laster (q) er til stede, og hvilke lastfaktorer skal brukes på disse? (JF) g) Hva er terrenghelningen bak støttekonstruksjonen? (E)
h) Hva er helningen av frontveggen? (G)