En omforent anbefaling for bruk av anisotropifaktorer i prosjektering i norske leirer

RAPPOR T

2014 14

Naturfareprosjektet Dp. 6 Kvikkleire

En omforent anbefaling for

bruk av anisotropifaktorer i

prosjektering i norske leirer

Naturfareprosjektet:   Delprosjekt   Kvikkleire  

En   omforent   anbefaling   for   bruk   av  

anisotropifaktorer   i   prosjektering   i   norske   leirer  

Norges vassdrags‐ og energidirektorat i et samarbeid med Statens vegvesen og Jernbaneverket

2014

Rapport nr. 14/2014 

En omforent anbefaling for bruk av anisotropifaktorer i prosjektering i norske leirer   

Utgitt av: Norges vassdrags‐ og energidirektorat i et samarbeid med Statens vegvesen og  Jernbaneverket 

Utarbeidet av arbeidskomiteen:  

Vikas Thakur, Statens vegvesen Vegdirektoratet  Frode Oset, Statens vegvesen Vegdirektoratet  Margareta Viklund, Jernbaneverket 

Stein‐Are Strand, NVE   Vidar Gjelsvik, NGI  Stein Christensen, SINTEF 

Odd Arne Fauskerud, Multiconsult AS   Dato: 30.01.2014 

Opplag: P.O.D. 

ISBN: 978‐82‐410‐0962‐4   

Avrop: 

ADP‐analyse brukes i stor grad ved stabilitetsanalyse av udrenerte situasjoner ved geoteknisk  prosjektering. I utgangspunktet baseres skjærfasthetens anisotropi på laboratorieforsøk på prøver fra  det aktuelle stedet. Utviklingen over tid har vært slik at det benyttes erfaringsbaserte verdier for  anisotropiforhold i mange tilfeller, ofte med mangelfulle referanser til empiriske korrelasjoner. Med  dette som utgangspunkt ønsker vi å tildele et oppdrag med NGI, SINTEF og Multiconsult gjennom  rammeavtalen med Naturfareprosjektet. Oppdraget er å gi en omforent anbefaling for bruk av  anisotropiforhold basert på erfaringsverdier. I tillegg til blokkprøvedata i de ulike leirer, må NIFS  rapporter; 75‐2012, 41‐2013 og 55‐2013 som er tilgjengelige på www.naturfare.no være basis i dette  oppdraget.  

Oppdraget må gjennomføres av en arbeidsgruppe bestående av nøkkelpersoner fra NGI, SINTEF og  Multiconsult i tillegg til en representant fra henholdsvis SVV (Frode Oset), NVE (Stein‐Are Strand) og  Jernbaneverket (Margareta Viklund). Arbeidsgruppen blir ledet av NIFS (Vikas Thakur), og den  trenger anslagsvis to‐tre arbeidsmøter for å gjennomføre oppdraget.   

Emneord: anisotropi, sprøbruddmateriale, stabilitetsberegninger, anbefalinger 

Innhold

1  Bakgrunn ... 4 

2  Skjærfasthetsanisotropi ... 4 

3  Datagrunnlag og korrelasjoner ... 5 

3.1   Datagrunnlag ... 5 

3.2   Valg av korrelasjonsparametre ... 5 

4  Omforent anbefaling ... 8 

5  Forutsetninger for anbefalte ADP – faktorer ... 9 

5.1  Prinsipper for valg av nivå ... 9 

5.2  Sensitiv vs. ikke sensitiv leire ... 10 

5.3  Betydning av ADP – faktorer i stabilitetsberegning ... 10 

5.4   Gyldighet ... 12 

6  Referanser ... 12 

Vedlegg A: Notat fra NGI ... 14 

Vedlegg B: Notat fra Multiconsult ... 24 

Vedlegg C: Notat fra SINTEF ... 28   

1 Bakgrunn

ADP‐analyse brukes i stor grad ved stabilitetsanalyse av udrenerte situasjoner ved geoteknisk  prosjektering. I utgangspunktet baseres skjærfasthetens anisotropi på laboratorieforsøk av prøver fra  det aktuelle stedet. Det er ulik praksis for konsulenter når det gjelder bruk av anisotropiforhold i  stabilitetsberegninger, men utviklingen over tid har vært slik at det benyttes erfaringsbaserte verdier  i  mange  tilfeller,  ofte  med  mangelfulle  referanser  til  empiriske  korrelasjoner.  Gjennom  Naturfareprosjektet (NIFS) er det derfor uttrykt et behov for å etablere føringer for en omforent  anbefaling/praksis som kan brukes av prosjekteringsmiljøet.  

Arbeidet er utført gjennom en arbeidsgruppe med representanter fra NIFS‐etatene, NGI, SINTEF og  Multiconsult;  

 Vikas Thakur, Statens vegvesen Vegdirektoratet 

 Frode Oset, Statens vegvesen Vegdirektoratet 

 Margareta Viklund, Jernbaneverket 

 Stein‐Are Strand, NVE  

 Vidar Gjelsvik, NGI 

 Stein Christensen, SINTEF 

 Odd Arne Fauskerud, Multiconsult AS   

Gruppen har tatt utgangspunkt i rapport /1/ utarbeidet av samarbeidsgruppen SINTEF/Multiconsult i  regi av NIFS‐prosjektet samt workshop /2/ som ble holdt april 2013. I tillegg er data fra NGIs  blokkprøvedatabase /3/ benyttet. 

2 Skjærfasthetsanisotropi

Anisotropi betyr   at et materiale har ulike fysiske egenskaper i forskjellige retninger. Anisotrop  skjærfasthet i leire er relatert både til den anisotrope spenningstilstanden in‐situ i jordvolumet, til  spenningshistorie og en orienteringseffekt (mineralogi/avsetningshistorie). Det vil si at udrenert  skjærfasthet av leire er avhengig av hvilken retning tøyningsendringen i leira får i forhold til retning  på in‐situ spenninger/spenningshistorie og i forhold til lagringsstrukturen for leirmineralene. 

 Lavplastiske leirer, slik som de fleste norske leirer med sprøbruddegenskaper, utviser generelt større  anisotropi  enn  høyplastiske  leirer.  Ved  bestemmelse  av  representative  verdier  for  udrenert  skjærfasthet (cu) i leirer med sprøbruddegenskaper, og ved anvendelse av disse i beregningsmodeller,  er det derfor særlig viktig å ta hensyn til skjærfasthetsanisotropien slik at tilgjengelig skjærfasthet  langs kritisk glideflate blir modellert riktig. 

 Den anisotrope belastningstilstanden i en skråning vises i Figur 1 som en aktiv‐, direkte og passiv  spenningstilstand langs en skjærflate, samt med typisk fasthetsprofil. For en gitt leire, er udrenert  skjærfasthet under aktiv tilstand (c_uC) alltid høyere enn direktetilstanden (c_uD) og passivtilstanden  (c_uE) . Skjærfastheten i passiv tilstand vil alltid være lavest. 

  Figur 1: Anisotrop spenningstilstand i skråninger. 

3 Datagrunnlag og korrelasjoner

3.1 Datagrunnlag

Som grunnlag for anbefalingene er NGIs blokkprøvedatabase benyttet, ref./3/. Databasen inneholder  prøver fra i alt 14 ulike steder i Norge. Det er utført bestemmelser av 17 cuD/cuC – forhold og 35  c_uE/c_uC – forhold. 10 cuD/c_uC‐verdier har tilhørende verdier for cuE/c_uC. I hvert enkelt ADP‐forhold er det  benyttet prøver fra eksakt samme dybde, og med samme konsolideringsspenninger. Det er kun  benyttet tester i kvalitetsklasse 1 og 2 iht. Lunne et al. (2006), ref./6/.  Alle verdier er basert på peak  fasthet. 

Som arbeidsunderlag har arbeidsgruppen i tillegg sett på erfaringsverdier basert på 54 mm og 75 mm  fra Multiconsult. Disse er noenlunde sammenfallende med blokkprøvedatabasen, men viste noe  uventet tilsynelatende systematisk lavere anisotropiverdier. På grunn av at disse erfaringstallene er  sammenstilt fra prøver ved mange ulike lokasjoner/prosjekter – over flere tiår – har det ikke lykkes  på en enkel måte å få fram informasjon om blant annet prøvekvalitet og tøyningsnivå ved uttak av  udrenert skjærfasthet.. Dette grunnlaget er derfor ikke benyttet ved uttegning av anbefalte kurver. 

3.2 Valg av korrelasjonsparametre

Blokkprøvedatabasen viser generelt stor naturlig variasjon /3/.  Dataene viser størst spredning der  datagrunnlaget er størst, dvs. for naturlig vanninnhold (w) = 30 – 45 % og plastisitetsindeks (IP) = 5 –  20, det mest typiske området for norske leirer. De relativt få punktene med høyere w og I_p, her kun  representert ved Onsøy, blir dermed meget styrende for trendlinjen. Korrelasjonsparametre som er  vurdert benyttet er følgende: 

 Plastisitetsindeksen (I_P) 

 Naturlig vanninnhold (w) 

 Overkonsolideringsgraden (OCR)  

 Leirinnhold (< 2µm) 

 Sensitivitet (St)   

Figur 2: Anisotropikorrelasjoner mot jordegenskaper.  

ADP‐ forholdet ser ut til å være lite avhengig av OCR, leirinnhold og sensitivitet. Se Figur 2. Som  beskrevet i /1/  er IP påvirket av sensitivitet, ved at parameteren har blitt endret (redusert) gjennom  utvasking. Dette kan være noe av grunnen til den store spredningen for leirer med høy sensitivitet og  lav plastisitet, nemlig at enkelte av disse opprinnelig har hatt høyere I_P og oppfører seg deretter. Ved  lineær regresjon er korrelasjon mot w og I_P ganske lik. Trendlinjen for w synes også i større grad enn  I_P å være styrt av et fåtall punkter med høyt vanninnhold. Derfor er I_P valgt som hovedparameter for  korrelasjon ved anbefaling om ADP‐ faktorer. Imidlertid er andre plott også vist, som grunnlag for  vurdering. 

Figur 3: Plastisitetsindeks I_P som funksjon av naturlig vanninnhold w.  

4 Omforent anbefaling

Arbeidsgruppens anbefaling er presentert i Figur 4 og tabell 1. Korrelasjonene/anbefalingene kan  benyttes dersom det ikke foreligger lokale prøver av god kvalitet. Forutsetningene og gyldighet for  den omforente anbefalingen er drøftet i kap. 5. 

  Figur 4: Omforent anbefaling av anisotropifaktorer (ADP – faktorer).  

I_p  c_uD/c_uC  c_uE/c_uC 

I_p ≤ 10 %  0,63  0,35 

Ip  > 10 %  0,63+0,00425*(Ip ‐10)  0,35+0,00375*(Ip ‐10)  Tabell 1: Omforent anbefaling av anisotropifaktorer (ADP – faktorer).

OBS: I_p er i % i formlene.    

5 Forutsetninger for anbefalte ADP – faktorer

Anbefalinger iht kapittel 4 brukes med følgende forutsetninger:  

 Stedspesifikke høykvalitetsprøver foreligger ikke 

 c_uC er valgt som en forsiktig anslått middelverdi 

 Anbefalinger er gjeldende for alle norske leirer (sensitive‐ikke sensitive) 

 Betydning av ADP‐faktorer på resultat i stabilitetsberegning anses som relativt lavt (variasjon  i materialfaktor på 3‐6 %) 

5.1 Prinsipper for valg av nivå

Anbefalingen av ADP‐ faktorer er fremkommet ved å veie følgende forhold imot hverandre: 

 Statistisk variasjon for ikke stedsspesifikke prøver 

 Premiering for lokal prøvetaking med høy kvalitet 

 ADP‐ faktorens betydning for beregningsresultatet 

 Erfaring med dagens praksis   

Siden grunnlaget for en generell anbefaling er basert på ikke‐stedsspesifikke prøver, kan det være  naturlig å bygge inn noe konservatisme i anbefalte verdier. Dette er både for å ta høyde for statistisk  variasjon, og for å premiere lokal prøvetaking med høy kvalitet. Iht. Eurokode 7 /4/ skal den  karakteristiske fastheten velges som "et forsiktig anslag for den verdien som har betydning for  grensetilstanden", i dette tilfellet bruddverdi av udrenert fasthet. Hva gjelder fasthetens innvirkning  på et beregningsresultat, vil denne avhenge av både valgt c_uC, c_uD/c_uC og c_uE/c_uC i det 

∙ ∙ ∙ (1)

Hvor a, d og p er skjærflatens andel av hhv. aktiv, direkte og passiv sone. Normalt vil cuC være den  enkeltparameter som påvirker den gjennomsnittlige skjærfastheten,   mest. Derfor anses det mest  fornuftig å legge ressurser i å bestemme denne så riktig om mulig, og at ev. incitament for lokal  prøvetaking med høy kvalitet knyttes til bestemmelse av c_uC. Som ellers i blokkprøvedataene viser  ADP‐ forholdene meget stor spredning. Imidlertid vil den gjennomsnittlige fastheten   ha langt  mindre spredning når cuC først er bestemt og inngår som konstant i ligning (1).  

Det legges til grunn at dagens praksis med valg av ADP‐ faktorer (cuD/cuC = 0,6 – 0,7 og cuE/c_uC = 0,3 –  0,4) mest sannsynlig ikke har vært direkte årsak til skred eller brudd.  

Den samlede vurderingen er at anbefalte ADP‐ faktorer skal ta hensyn til statistisk variasjon, og i  mindre grad premiering. Valg av ADP‐ faktorer innenfor rimelige verdier har relativt liten effekt på  beregningsresultatet, og bør harmonere med det som normalt benyttes i dagens praksis. Ut i fra  dette anbefales ADP‐ faktorer som gir en gjennomsnittlig fasthet noe under en midlere trendlinje,  dvs. et forsiktig anslag. Anbefalingene forutsetter at karakteristisk verdi av c_uC er valgt som et  forsiktig anslått middelverdi basert på blokkprøver eller blokkprøvekorrelasjoner. 

5.2 Sensitiv vs. ikke sensitiv leire

Sensitive leirer (St > 15) kan generelt se ut til å plotte noe lavere enn de med lav sensitivitet for OCR  på 1 – 2, mens andre plott kan tyde på liten forskjell eller at dette er uttrykk for forskjellig I_P.  Arbeidsgruppen har ikke funnet grunnlag for å skille mellom kvikk og ikke kvikk leire i forbindelse  med ADP‐ faktorer, slik at anbefalingen gjelder generelt. 

5.3 Betydning av ADP – faktorer i stabilitetsberegning

I  plottet som sammenstiller  ADP‐  faktorer  korrelert mot I_p er  det  generelt stor spredning  i  datagrunnlaget. Spredningen er tilsynelatende størst for de lavplastiske leirene i dataene. Som støtte  i vurdering av hvor linje for c_uD/c_uC og c_uE/c_uC bør ligge i dette området er det utført en enkel  stabilitetsanalyse for et idealisert tilfelle. Det er tatt utgangspunkt i en skråning med H=15 m og  skråningshelning 1:4,5. Det er valgt samme materialtype i hele profilet. 

I beregningene er ADP‐ faktorene variert som følger: 

Beregning  c_uD/c_uC  c_uE/c_uC 

1  0,70  0,40 

2  0,65  0,33 

3  0,60  0,30 

Tabell 2:Variasjon av ADP‐ faktorer i beregning   

I tillegg til sirkulærsylindrisk glideflate er det lagt inn 3 sammensatte glideflater. 

Resultatene fra beregningene er sammenstilt i nedenfor 

Glideflate  Sirk.  Samm1  Samm2  Samm3 

  _M  _M  _M _M

Beregning         

1 (cuD/cuC=0,70 cuE/cuC=0,40)  1,34  1,48  1,56  1,38 

2 (cuD/cuC=0,65 cuE/cuC=0,33)  1,29  1,42  1,50  1,32 

3 (cuD/cuC=0,60 cuE/cuC=0,30)  1,24  1,37  1,44  1,27 

Tabell 3: Partialfaktorer fra beregning 1‐3   

Glideflate  Sirk.  Samm1  Samm2  Samm3 

%‐ vis endring  _M  _M  _M _M

Beregning         

1 (cuD/cuC=0,70 cuE/cuC=0,40)  0%  0%  0%  0% 

2 (cuD/cuC=0,65 cuE/cuC=0,33)  3,7%  4,1%  3,8%  4,3% 

3 (cuD/cuC=0,60 cuE/cuC=0,30)  7,5%  7,4%  7,7%  8,0% 

Tabell 4: Endring i partialfaktor mellom beregning 1 og 2 samt 1 og 3. 

Glideflate  Sirk.  Samm1  Samm2  Samm3 

%‐ vis endring  _M  _M  _M _M

Beregning         

2 (cuD/cuC=0,65 cuE/cuC=0,33)  4,0%  3,6%  4,2%  3,9% 

3 (cuD/cuC=0,60 cuE/cuC=0,30) 

Tabell 5: Endring i partialfaktor mellom beregning 2 og 3 

De enkle beregningene viser at variasjon av ADP ‐ faktorene i området (cuD/cuC=0,65 cuE/cuC=0,33) og  (cuD/cuC=0,60 cuE/cuC=0,30) gir i størrelsesorden 4 % endring i beregnet partialfaktor. Størrelsen av  endringen er et direkte resultat av den relative fordelingen mellom aktiv, direkte og passiv sone for  glideflatene. Glideflater med mindre andel i aktiv sone i forhold til direkte (og passiv) vil da selvsagt  kunne få større endring i partialfaktor. Dette illustreres i eksempelet over ved at glideflate 2, som har  minst andel i aktiv sone (Samm2) har den største endringen. I et tenkt tilfelle med en meget  langstrakt glideflate der aktiv og passiv sone vil være veldig små i forhold til området som ligger på  direkte skjær, vil en kunne få større utslag ved variasjon av ADP‐forhold.  

Erfaringer fra praktiske eksempler viser tilsvarende variasjoner (4‐5 % endring) med tilsvarende  variasjon av ADP‐ forhold. 

For stabilitetsanalyser i skråninger vil den passive sonen normalt sett utgjøre en liten andel av  glideflaten. For langstrakte skråninger vil andelen av skjærflaten som ligger i området for direkte  skjær kunne utgjøre hoveddelen av skjærflaten. 

Med dette som utgangspunkt, vil det normalt sett – gitt at uttak av karakteristisk aktiv cuC er viet  tilstrekkelig oppmerksomhet  ‐ være fornuftig å legge mest vekt på valg av riktig nivå for c_uD. Den  passive skjærfastheten vil relativt sett ha mindre betydning for resultatet av beregningen. 

For de fleste praktiske formål vil variasjonsområdet for beregnet partialfaktor med ADP‐ faktorer  som valgt for beregning 2 og 3 ligge innenfor 3‐6 % etter vår vurdering. 

Figur 5 nedenfor viser utskrift av stabilitetsberegningen. 

  Figur 5: Utskrift fra stabilitetsberegning. 

5.4 Gyldighet

De prinsipper som er fulgt ved anbefaling av ADP‐ faktorer anses å være noenlunde allmenngyldige,  og bør kunne benyttes generelt. Imidlertid er det god grunn til å mane til større forsiktighet ved tiltak  som medfører forverring av dagens sikkerhet enn ved forbedring. Normalt vil karakteristisk verdi av  c_uC ha størst betydning for resultatet, og derfor ha størst fokus. 

6 Referanser

/1/  NIFS rapport 75 (2012). Bruk av anisotropiforhold i stabilitetsberegninger i   sprøbruddmaterialer. ISBN 978‐82‐410‐0863‐4. www.naturfare.no 

/2/  NIFS rapport 55 (2013). Workshop om bruk av anisotropi ved stabilitetsvurdering i  sprøbruddmaterialer. ISBN 978‐82‐410‐0925‐9. www.naturfare.no 

/3/  NIFS rapport 41 (2013). State‐of‐the‐art: Blokkprøver. ISBN 978‐82‐410‐0910‐5. 

www.naturfare.no 

/4/ Norsk Standard NS‐EN 1997‐1:2004+NA:2008. Eurokode 7: Geoteknisk prosjektering Del 1: 

Allmenne regler. 

/5/ NGF: Melding nr. 2 Utgitt 1982, revidert 2011. Veiledning for symboler og definisjoner i  geoteknikk. Identifisering og klassifisering av jord. 

/6/  Lunne, T., Berre, T., Andersen, K.H., Strandvik, S. & Sjursen, M. 2006. Effects of sample  disturbance and consolidation procedures on measured  shear strength of soft marine  Norwegian clays. Canadian Geotechnical Journal, 43, pp 726‐750.

Vedlegg 

A. Notat fra NGI 

B. Notat fra Multiconsult   C. Notat fra SINTEF   

Vedlegg A: Notat fra NGI

Vedlegg B:

01  24.01.2014  Innarbeidet notat i standardmal Multiconsult  OAF  OAF  OAF 

00  18.11.2013  Oversendelse til arbeidsgruppe  IDH/OAF  IDH  OAF 

REV.  DATO  BESKRIVELSE  UTARBEIDET AV  KONTROLLERT AV  GODKJENT AV 

MULTICONSULT | Nedre Skøyen vei 2 | Postboks 265 Skøyen, 0213 Oslo | Tlf 21 58 50 00 | multiconsult.no   NO 910 253 158 MVA 

TEKNISK NOTAT ‐ ARBEIDSDOKUMENT

OPPDRAG  NIFS Naturfare – infrastruktur, flom og skred  Delprosjekt 6: Kvikkleire 

En omforent anbefaling for bruk av 

anisotropifaktorer i prosjektering i norske leirer 

DOKUMENTKODE  415559‐RIG‐NOT‐002 

EMNE  Betydning av ADP‐faktorer i stabilitetsberegning ‐  eksempel 

TILGJENGELIGHET  Åpen 

OPPDRAGSGIVER  Statens vegvesen, Jernbaneverket, NVE  OPPDRAGSLEDER  Odd Arne Fauskerud 

KONTAKTPERSON  Vikas Thakur  ^SAKSBEH  Odd Arne Sørlien 

Fauskerud 

KOPI     ANSVARLIG ENHET  1012 Oslo Geoteknikk 

Bygg & Infrastruktur 

SAMMENDRAG 

Foreliggende notat sammenstiller resultater fra stabilitetsberegninger på et idealisert eksempel. Hensikten med  beregningene er å belyse i hvor stor grad variasjon av ADP‐faktorer innenfor «normalt» variasjonsområde gir utslag i  beregnet sikkerhet for utvalgte glideflater.  

1 Innledning 

I plottet som sammenstiller ADP‐ faktorer korrelert mot Ip er det generelt stor spredning i  datagrunnlaget. Spredningen er tilsynelatende størst for de lavplastiske leirene i dataene. Som  støtte i vurdering av hvor linje for c_uD/c_uC og c_uE/c_uC bør ligge i dette området er det utført en enkel  stabilitetsanalyse i GeoSuite Stabilitet for et idealisert tilfelle. Det er tatt utgangspunkt i en skråning  med H=15 m og skråningshelning 1:4,5. Det er valgt samme materialtype i hele profilet og det er i  tillegg til sirkulærsylindrisk glideflate lagt inn 3 sammensatte glideflater. 

2 ADP‐faktorer i beregning 

I beregningene er ADP‐ faktorene variert som følger: 

Beregning  cuD/cuC  cuE/cuC 

1  0,70  0,40 

2  0,65  0,33 

3  0,60  0,30 

Tabell 1: Variasjon av ADP‐faktorer i beregning 

Anbefaling Anisotropiforhold    multiconsult.no  Betydning av ADP‐faktorer i stabilitetsberegning ‐ eksempel 

415559‐RIG‐NOT‐002  24. januar 2014 / Revisjon 01  Side 2 av 3 

3 Resultater 

Resultatene fra beregningene er sammenstilt i nedenfor 

Glideflate  Sirk.  Samm1  Samm2  Samm3 

  _M  _M  _M _M

Beregning         

1 (cuD/cuC=0,70 cuE/cuC=0,40)  1,34  1,48  1,56  1,38 

2 (cuD/cuC=0,65 cuE/cuC=0,33)  1,29  1,42  1,50  1,32 

3 (cuD/cuC=0,60 cuE/cuC=0,30)  1,24  1,37  1,44  1,27 

Tabell 2: Partialfaktorer fra beregning 1‐3   

Glideflate  Sirk.  Samm1  Samm2  Samm3 

%‐ vis endring  _M  _M  _M _M

Beregning         

1 (cuD/cuC=0,70 cuE/cuC=0,40)  0%  0%  0%  0% 

2 (cuD/cuC=0,65 cuE/cuC=0,33)  3,7%  4,1%  3,8%  4,3% 

3 (cuD/cuC=0,60 cuE/cuC=0,30)  7,5%  7,4%  7,7%  8,0% 

Tabell 3: Endring i partialfaktor mellom beregning 1 og 2 samt 1 og 3. 

Glideflate  Sirk.  Samm1  Samm2  Samm3 

%‐ vis endring  _M  _M  _M _M

Beregning         

2 (cuD/cuC=0,65 cuE/cuC=0,33) 

4,0%  3,6%  4,2%  3,9% 

3 (cuD/cuC=0,60 cuE/cuC=0,30) 

Tabell 4: Endring i partialfaktor mellom beregning 2 og 3 

4 Vurdering 

De enkle beregningene viser at variasjon av ADP ‐ faktorene i området (cuD/cuC=0,65 cuE/cuC=0,33) og  (c_uD/c_uC=0,60 cuE/c_uC=0,30) gir i størrelsesorden 4 % endring i beregnet partialfaktor. Størrelsen av  endringen er et direkte resultat av den relative fordelingen mellom aktiv, direkte og passiv sone for  glideflatene. Glideflater med mindre andel i aktiv sone i forhold til direkte (og passiv) vil da selvsagt  kunne få større endring i partialfaktor. Dette illustreres i eksempelet over ved at glideflate 2, som  har minst andel i aktiv sone (Samm2) har den største endringen. I et tenkt tilfelle med en meget  langstrakt glideflate der aktiv og passiv sone vil være veldig små i forhold til området som ligger på  direkte skjær, vil en kunne få større utslag ved variasjon av ADP‐forhold.  

Erfaringer fra praktiske eksempler viser tilsvarende variasjoner (4‐5 % endring) med tilsvarende  variasjon av ADP‐ forhold. 

For stabilitetsanalyser i skråninger vil den passive sonen normalt sett utgjøre en liten andel av  glideflaten. For langstrakte skråninger vil andelen av skjærflaten som ligger i området for direkte  skjær kunne utgjøre hoveddelen av skjærflaten. 

Anbefaling Anisotropiforhold    multiconsult.no  Betydning av ADP‐faktorer i stabilitetsberegning ‐ eksempel 

415559‐RIG‐NOT‐002  24. januar 2014 / Revisjon 01  Side 3 av 3 

Med dette som utgangspunkt, vil det normalt sett – gitt at uttak av karakteristisk aktiv c_uC er viet  tilstrekkelig oppmerksomhet ‐ være fornuftig å legge mest vekt på valg av riktig nivå for c_uD. Den  passive skjærfastheten vil relativt sett ha mindre betydning for resultatet av beregningen. 

For de fleste praktiske formål vil variasjonsområdet for beregnet partialfaktor med ADP‐ faktorer  som valgt for beregning 2 og 3 ligge innenfor 3‐6 % etter vår vurdering. 

Figur 1 nedenfor viser utskrift av stabilitetsberegningen. 

Figur 1: Utskrift fra stabilitetsberegning 

Vedlegg C:

1

Forslag til uttak av ADP-parametere

Data fra NGI's blokkdatabase har blitt vurdert for å finne korrelasjoner mellom direkte/aktive og passive/aktive skjærfastheter funnet ved treaksialforsøk utført på opptatte blokkprøver. Det er ikke skilt mellom treaksialforsøk med sensitivitet St≤15 eller St>15.

Korrelasjon av ADP-faktorer mot plastisitetsindeks (Ip)

Figur 1 Skjærfasthetsforhold mot plastisitetsindeks.

Figur 1viser anbefalte kurver for uttak av ADP-faktorene cud/cua og cup/cua.Trendlinjene for cud/cua og cup/cua ligger noe høyere enn de anbefalte kurvene, og gjenspeiler at de anbefalte kurvene er noe konservativ.

Følgende kurver legges til grunn for anbefalingen:

cup/cua = 0,35 for 0 < Ip < 10%

cup/cua = 0,35 for Ip = 10%, økende til 0,5 for Ip = 50%

cud/cua = 0,63 for 0 < Ip < 10%

cud/cua = 0,63 for Ip = 10%, økende til 0,8 for Ip = 50%

S_U,P/S_U,A= 0.0025I_p+ 0.3568 S_U,DSS/S_U,A = 0.0046Ip+ 0.5967

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

cup/cuacud/cua[‐]

Plastisitetsindeks, I_p(%)

Cup/Cua Cud/Cua

Anbefalt Sup/Sua mot Ip Anbefalt Sud/Sua mot Ip Lineær (Cup/Cua) Lineær (Cud/Cua)

2

Korrelasjon av vanninnhold (w) mot plastisitesindeks (Ip)

Figur 2 Vanninnhold mot plastisitetsindeks

Figur 2 viser vanninnhold (w) mot plastisitetsindeks (Ip) fra treaksialforsøk på blokkprøver. Den anbefalte kurven ligger noe over trendlinjen. Spredningen i måleverdier er stor, spesielt i området Ip<20%.

Følgende kurve er lagt til grunn for anbefalingen:

w = 35% for 0<Ip<10 (denne er nok feil, men er valgt slik for passe med ADP-w) w= 35% for Ip=10 økende til w=75% for Ip=50%

w = 0.9591Ip+ 23.961

0 10 20 30 40 50 60 70 80

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Vanninnhold w (%)

Plastisitetsindeks, I_p(%)

CAUC, CAUE Anbefalt w‐Ip Lineær (CAUC, CAUE)

3

Korrelasjon av ADP-faktorer mot vanninnhold (w)

Figur 3 Skjærfasthetsforhold mot vanninnhold

Figur 3 viser anbefalte kurver for uttak av ADP-faktorene cud/cua og cup/cua.Trendlinjene for cud/cua ligger noe lavere enn den anbefalte kurven for Ip<55% , mens trendlinjen for cup/cua ligger noe høyere enn den anbefalte kurven frem til Ip<65%. Sammen med Figur 2 vil de anbefalte kurvene for cud/cua og cup/cua mot vanninnhold gi kompatibilitet med cud/cua og cup/cua mot plastisitetsindeks.

Følgende kurver legges til grunn for anbefalingen:

cup/cua = 0,35 for 0 <w < 35%

cup/cua = 0,35 for w= 35%, økende til 0,5 for w = 75%

cud/cua = 0,63 for 0 < w < 35%

cud/cua = 0,63 for w = 35%, økende til 0,8 for w = 75%

Kommenterer til anbefalte sammenhenger

Plastisitetsindeksen finnes som differansen mellom flytegrense og utrullingsgrense, Ip=wl-wp. Flyte- og utrullingsgrense vil ikke være avhengig av overkonsolideringsgrad (OCR) i samme grad som vanninnhold (w). Bestemmelse av vanninnhold skjer ved å skjære av en del av utskjøvet 54mm, og strukturen vil være mer eller mindre intakt. Ved bestemmelse av Ip vil strukturen bli ødelagt. Eventuell lagring over tid før bestemmelse av vanninnholdet vil i større grad ha effekt på måleverdien enn det som er tilfelle ved bestemmelse av Ip. Bestemmelse av ADP-forhold ut fra Ip og vanninnhold kan derfor gi forskjellig resultat.

Prosjektgruppen i NIFS anbefaler derfor foreløpig at ADP-forholdene cud/cua og cup/cua bør korreleres mot plastisitetsindeks (Ip).

S_U,P/S_U,A= 0.0026w + 0.2915

S_U,DSS/S_U,A= 0.0058w + 0.3988

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80

cup/cuacud/cua[‐]

Vanninnhold w (%)

Cup/Cua Cud/Cua

Anbefalt Sup/Sua mot w Anbefalt Sud/Sua mot w Lineær (Cup/Cua) Lineær (Cud/Cua)

Denne serien utgis av Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE)

Utgitt i Rapportserien i 2014

Nr. 1 Analyse av energibruk i forretningsbygg. Formålsdeling. Trender og drivere

Nr. 2 Det høyspente distribusjonsnettet. Innsamling av geografiske og tekniske komponentdata

Nr. 3 Naturfareprosjektet Dp. 5 Flom og vann på avveie. Dimensjonerende korttidsnedbør for Telemark, Sørlandet og Vestlandet: Eirik Førland, Jostein Mamen, Karianne Ødemark,Hanne Heiberg, Steinar Myrabø

Nr. 4 Naturfareprosjektet: Delprosjekt 7. Skred og flomsikring. Sikringstiltak mot skred og flom Befaring i Troms og Finnmark høst 2013

Nr. 5 Kontrollstasjon: NVEs gjennomgang av elsertifikatordningen

Nr. 6 New version (v.1.1.1) of the seNorge snow model and snow maps for Norway. Tuomo Saloranta Nr. 7 EBO Evaluering av modeller for klimajustering av energibruk

Nr. 8 Rapport etter ekstremværet Hilde Nr. 9 Rapport etter ekstremværet Ivar

Nr. 10 Kvartalsrapport for kraftmarknaden. 3. kvartal. Ellen Skaansar (red.)v Nr. 11 Energibruksrapporten 2013

Nr. 12 Fjernvarmens rolle i energisystemet

Nr. 13 Naturfareprosjektet Dp. 5 Flom og vann på avveie. Karakterisering av flomregimer. Delprosjekt. 5.1.5 Nr. 14 Naturfareprosjektet Dp. 6 Kvikkleire. En omforent anbefaling for bruk av anisotropifaktorer i prosjektering

i norske leirer

Norges vassdrags- og energidirektorat Middelthunsgate 29

Postboks 5091 Majorstuen 0301 Oslo

Telefon: 09575

Internett: www.nve.no