1 Feb 2018 Branschsamverkan I Grunden

Transkript

1 1 Feb 2018 Branschsamverkan I Grunden KC pelare i passiv zone Branschens syn på användbarheten vid schakt med spont BIG möte

2 Branschens syn på användbarheten vid schakt med spont 1) Motivering för forskning 2) Nuvarande praxis och erfarenhet 3) Senaste arbete inom KC passiv zon 4) Vad mer behövs för att skapa ny Svensk praxis BIG möte

3 Flera faktor som gör passiv KC spont attraktiv Minimera omgivningspåverkan (ca ¼ jämfört med utan KC) Minimera konstruktionslaster i spont/stöd Öka stabilitet mot brott i jord Stabilisera schaktmassor (kortare schakt etapper, tyngre byggtrafik, lättare hantering på arbetsplats) Minskat tjocklek på arbetsplattformar, i vissa fall utgår (block stabilisering) Stabilisera inför stora gjut formar som används vid stora projekt Underlätta transport och hantering på deponi. Möjlighet till återanvändning av schaktmassor som fyll eftersom det är packbart vilket ökar hållbarhets aspekten Minimera hävning i schaktbotten vilket möjliggör optimering av botten plattan m.h.t byggskede och permanentskede. 01/09/2015 NCC Construction Sverige AB 3

4 Nuvarande praxis och erfarenheter I Sverige rekommendationer i TKGEO är för vägbankar och järnvägsbankar och bygga på rekommendationer i Rapport 17. Viktad medelvärde för hållfastheten. Rapport 17 bygga på erfarenheten av 5 million m installerade KC pelare i väg/järnvägsbankar 4

5 Nuvarande praxis och erfarenheter Några projekt med KC passiv inom Sverige med bra resultat. Viktad medelvärde för hållfastheten 01/09/2015 NCC Construction Sverige AB 5

6 Nuvarande praxis och erfarenheter Om man följa TrV rekommendationer den dränerade analys hos KC blir alltid dimensionerande. Är rekommendationer påverkad av tidigare problem med enkel pelare i passiv zon vid vägbankar där pelarna knäcktas på 90 talet? 6

7 Nuvarande praxis och erfarenheter I Norge har man använd passiv KC förstärkt spont schakter sedan sent 70 talet. Hundradtals projekt är genomförd normalt med god erfarenhet även vid mycket djup schakt >20 m. Norsk riktlinjer finns för dimensionering Guidelines for design of ground improvement with DDM (2012) Erfarenheten har visat sig att om de finns problem (stora rörelser) dessa är oftast kopplat till en glapp mellan pelare eller interface mellan spont/kc (områden med störd lera) och inte KC materialet i sig. Mer robust med dubbla skivor Vid stor oro för rörelser jetpelare kan introduceras Från Karlsrud et al. (2014) 7

8 Design av E6 Mollenberg, Trondheim, 2009/10 Design of the LC stabilised retaining structures were checked in three ways: Hand calculations for bottom uplift, in accordance with Karlsrud (2005) which only considers the clay below the toe of the retaining wall (no LCC s), however the additional shear resistance available from the LC stabilisation at the wall/lc interface above this level and critical width were determined to illustrate the additional safety provided by the LC stabilization. One dimensional non-linear spring beam model with LC stabilisation modelled in a similar way to struts (stiffer springs = stiffness of the LC stabilised clay from laboratory tests). Finite element analyses with LC stabilised clay analysed as a linear elastic-plastic soil with stiffness and undrained strength based on laboratory mixed UC tests at 28 days (120 kpa). 01/09/2015 NCC Construction Sverige AB 8

9 Proverna tagen under schakt och var icke vattenmättad därför blir den dränerad och odränerad hållfasthet mycket lik. Ingen stor skillnad mellan vertikalt och horisontalt styvhet. 01/09/2015 NCC Construction Sverige AB 9

10 Dimensioneringsmodel för KC pelare installerad i passiv zon Mycket komplex: Olika leror, med varierade vattenkvot Antagligen olika KC egenskaper mot djup och i plan läge i fält. Lab. blandat annorlunda beteende mot fält Olika störnings zoner Installations toleranser BIG VIP-möte

11 Two and three dimensional analyses of excavation support with rows of dry deep mixing columns Bra att lyfta för branschen att nytta möjligheter med FEM för att få förståelser för problemställningen, titta på möjligheten till förenkla analys och hjälpa planera fullskalig försök. Som alltid det kräver förenklingar eller idealisations Geometri Interfaces Material egenskaper KC och lera med MC model Ingen installations effekter Odränerad analys (ingen softening/progressiv brott, åldrings effekter, hänsyn till Sr) Bra liknelse i brott mekanismer med tät c-c pelare, stor skillnader i töjning vid bra överlap och vid olika överlapp kvalitet. Är analyserna tänkt för ULS (säkerhet mot brott) eller prognos best estimate? Kommer styr valet. Vilken studier är utförd om sämre kvalitet av överlappander pelare? Hur skulle hänsyn till installations toleranser påverkar beteendet? Normalt praxis vid 3D analys med paneler att dimensionera en teoretisk design volum för att beakta installations toleranser, medan prognoser kan vara best estimate geometri. 11

12 Behaviour of braced excavation supported by panels of deep mixing columns Bra data som är värdefullt att analysera (och svårt att få) man skulle vilja har mer data för att ökar förståelse. Ganska otypisk lera jämfört med Västkusten samt geometry SSP längd/schakt djup skilja mot praxis. Vald för att tvinga fram rotations brott. Resultat överenstämmelser med förväntan mht korta nedslagning- spröd brott. Vid tätare c-c pelare mer brottlast och progressiv brott genom sprickor som utveckla från sponten mot schakten, kan vara indikation på svaghet i interface mellan spont/kc, där jetinjektering eller ändrat form på KC anläggning mot brott kunde hjälpa. Man skulle önska mer instrumentering, men budget är alltid problem i fullskaliga försök fokus på att fånga passiv brott (ökad horisontal last) då brott mobilisera omkring spont fot kanske inte fånga det brott mekanism som oftas blir dimensionerade (extension) BIG VIP-möte

13 Behaviour of braced excavation supported by panels of deep mixing columns Lastspriding av kontainer- ingen direkt mät data b Låg värden på insitu Cu col, antagligen kopplad till järnsulfid i översta leran Snabb belastnings försök, rate effekts hos leran? Antagligen störd zone ovan friktionsjord Mät noggranhet Glotz celler (styvhet ), pwp, bellslang/inklinometer efter innan/urgrävning? Installationseffekter

14 Behaviour of braced excavation supported by panels of deep mixing columns Lastspriding av kontainer- ingen direkt mät data b Låg värden på insitu Cu col, antagligen kopplad till järnsulfid i översta leran Snabb belastnings försök, rate effekts hos leran, kryp hastighet i försök 2 under hold skulle vara bra indikater på mobiliseringsgrad i leran? Normalt störd zone ovan friktionsjord i underkant KC, refer Kievo Mät noggranhet Glotz celler (styvhet ), pwp, bellslang/inklinometer efter innan/urgrävning. Bra med error bars så man förstår osäkerheten Installationseffekter/ uppföjning av skapad volum, synlig störd zoner... Vattenmätadsgrad i fält i KC/ intillliggande lera vid belastningsförsök

15 Effect of stress paths on strength og lime-cement improved clay for dry deep mixing Redovisade spänningsvägar i fält från provbelastningsförsök bygga på en del osäkerheter, samt inte fånga dragbrott som är oftast dimensionerande vid djupa schakt med passiv KC förstärkning. Beteende verkar odränerad (dilatera) vilket överensstämmer med Norsk erfarenheter. 15

16 Effect of stress paths on strength of lime-cement improved clay for dry deep mixing Laboratory blandat försök, Ignat / Åhnberg, har vissa likelser, finns effekt på spänningen vid mogandet och applicerad backpressure i triax.

17 Jämförelser lab./fält,från Kievo Skillnader i c, ø, effekt av ökad cell tryck mellan lab. och fält. Kan delvis relatera till skillnader i struktur men även vattenmättadsgrad inuti provet BIG VIP-möte

18 Numerical analysis of experimental failure test of excavation supported by panels of deep mixing columns. Lera: Beteende simulerad med SCLAY1-s från simulation av standard spänningsvägar i triax KC: HS model Interfaces: SSP/KC BIG VIP-möte

19 Numerical analysis of experimental failure test of excavation supported by panels of deep mixing columns. Ambitious och hård arbete Lerans beteende KC beteende (ext+ passiv) Alltid mer tyngd på Class A simulation av verklig beteende BIG VIP-möte

20 Hur ska vi göra att kommer igång i praktiken? Satsning på lika mycket allvar som vid 90 talet och väg/järnvägsbankar

21 Vad mer behövs: Mer data! Och mer erfarenhet! Kanske tar vara på det data som finns med nya konstitutiv modeller och verifiera Kievo

22 Några slutsatser: För att förstår de fundamentala geomekanism vid KC förstärkt schakter behöver vi mer forskning. Flera studie behövs med lera av olika sedimenterings geologi (kemi) och bindemedel typ/mängder. Egenskaper hos det fältblandade KC förstärkt lera behöver studeras under relevanter spänningsvägar i lab. och fält. Mer studie omkring dragbrott och ickke vattenmattad beteende och tidsaspekter. Mognadsprocessen och temperatur utveckling och influens av belastning och vattenmättads grad under mognadet hos KC förstärkt jord bör studieras i lab. och fält för att leda till framtagning av nya rutiner för lab. blandade prover som bättre återspeglar fältblandade material. Framtagning av alternativ metoder för produktions uppföljning på större djup för att bekräfta på den stabiliserad volym och styvhets/hållfasthets egenskaper vid avlastning, både på kort och långsikt. Utveckling inom geofysik verkar lovande. Där finns flera lovande konstitutiv modeller tillgänglig som fånga beteende i lab. men en stor frågor är när och om man ska räkna med dränerade egenskaper i byggskede och om dessa gäller mht Sr. 22