Del A TEORI (max 40 p) OBS! Del A inlämnas innan Del B uthämtas.

Transkript

1 Tentamen i INGENJÖRSGEOLOGI OCH GEOTEKNIK för W4 1TV445. Miljö- och vattenteknik, åk 4 Del A TEORI (max 40 p) OBS! Del A inlämnas innan Del B uthämtas. datum tid Sal: Tillåtna hjälpmedel: Räknedosa Ritmateriel Anvisningar: Skriv din kod överst t höger på varje sida. Om du inte har din kod, skriv namn i ett hörn på baksidan av varje papper och vik hörnet, så att vi inte råkar se namnet när vi vänder blad skriv endast på en sida av varje papper Börja varje Uppgift på ny sida (d.v.s. T1, T2, P1, P2, inte delfrågor a, b, c) Max poäng: 100 (hela tentamen) varav 40p teoridel och 60 p problemdel För godkänt krävs minst Teoridel 20 tentamenspoäng samt Problemdel 30 tentamenspoäng Betyg på tentamen: poäng ger betyg poäng ger betyg poäng ger betyg 5 Examinator: Lars M Hansen tel Mehdi Bahrekazemi tel

2 Teorifrågor T1. Morän (20 p) Redogör utförligt för Moränbildning - gärna med förklarande figur. Följande skall behandlas för full poäng Karaktärisering av jordarten morän (två typiska egenskaper) Materialets ursprung och hur det kommer in i ismassan Mekanismen för materialets transport i isen Mekanismen för materialets ackumulering och avsättning Följande moränformationers bildningssätt och karaktäristika: Bottenmorän Ytmorän Ändmorän 2p 4p 2p T2 Isälvsmaterial (10p) Redogör utförligt för isälvsbildade jordarter. Kornstorleksförhållanden plats i förhållande till ismassan bildningssätt mekanismer och formationer- gärna med förklarande figur. Rullstensås/grusås Sandurfält Lerslätt (t ex i Uppland) 4p T3. Svara på nedanstående frågor om spänningar och olika materialmodeller (10p) a) (2p) Vad menas med normalspänning, skjuvspänning och huvudspänningar? b) () Vad menas med aktivt och passivt jordtryck? I nedanstående figur markera områden med aktivt respektive passivt jordtryck. c) (2p) Med hjälp av diagramskiss visa hur sambandet mellan spänning och töjning ser ut för ett linjärelastiskt material? d) () Med hjälp av diagramskiss visa hur sambandet mellan spänning och töjning ser ut för ett elastiskt-plastiskt (elastoplastiskt) material vid pålastning respektive avlastning?

3

4 Tentamen i INGENJÖRSGEOLOGI OCH GEOTEKNIK för W4 1TV445. Miljö- och vattenteknik, åk 4 Del B PROBLEM (max 60 p) OBS! Utlämnas när Del A har inlämnats. datum tid Sal: Tillåtna hjälpmedel: Kursbok: Introduktion till geotekniken (Egna noteringar får förekomma i kursboken, dock inga problemlösningar!) Formelsamling Matematiska tabeller Räknedosa Ritmateriel Anvisningar: Skriv din kod överst t höger på varje sida. Om du inte har din kod, skriv namn i ett hörn på baksidan av varje papper och vik hörnet, så att vi inte råkar se namnet när vi vänder blad skriv endast på en sida av varje papper Börja varje Uppgift på ny sida (d.v.s. T1, T2, P1, P2, inte delfrågor a, b, c) Max poäng: 100 (hela tentamen) varav 40p teoridel och 60 p problemdel För godkänt krävs minst Teoridel samt Problemdel 20 tentamenspoäng 30 tentamenspoäng Betyg på tentamen: poäng ger betyg poäng ger betyg poäng ger betyg 5 Examinator: Lars M Hansen tel Mehdi Bahrekazemi tel

5 Påbörja nytt problem på ny sida. Skriv ej på arkets baksida. Problem P1 JORDMATERIALLÄRA 15p Ett jordprov har i naturfuktigt tillstånd volymen 40,2 cm 3 och massan 84,8 g. Vid torkning minskade massan till 75,6 g och volymen till 33,4 cm 3. Bestäm provets: 1. kompaktdensitet 2p 2. torrdensitet 2p 3. skrymdensitet 2p 4. vattenkvot 2p 5. porositet 6. vattenmättnadsgrad (svar med lämpligt antal signifikanta siffror) 1p P2 FRIKTIONSVINKEL, JORDTRYCK, STÖDMUR 15p I samband med ett vägprojekt ska en 1,5 m hög (h=1,5 m) stödmur byggas på ena sidan av vägen (se Figur 1) för att stödja jordmaterialet bakom den. Jordmaterialet anses ha försumbar kohesion och har tungheten, γ m = 18 kn/m 3. För att bestämma jordmaterialets friktionsvinkel har dränerat triaxialförsök utförts med ett celltryck av 250 kpa. Den största huvudspänningen som krävdes för att jordprovet ska gå till brott, σ 1, mättes till 750 MPa. (Om du inte har löst del a av detta tal antag då φ =32 grader vid beräkning av del b och c) a) () Beräkna jordmaterialets friktionsvinkel, φ, om dess kohesion kan försummas. b) (2p) Beräkna jordmaterialets aktiva jordtryckskoefficient, k a. c) (10p) Beräkna erforderlig bredd för stödmuren, b, för att stödmurens säkerhetsfaktor mot stjälpning ska vara F=1,5. Murens densitet är ρ mur = 2500 kg/m 3. Grundvattenytan ligger på större djup och det kan antas att regnvatten bakom muren dräneras bort på ett effektivt sätt med hjälp av lämplig fyllning och dräneringsrör (visas ej i figuren). Figur 1. Schematisk bild av stödmur

6 P3. SÄTTNING I JORD, KONSOLIDERING 15p En bergtunnel för järnväg ska byggas som bland annat passerar under ett bostadsområde med geotekniska förhållanden enligt Figur 2 nedan. Grundvattenytan ligger för närvarande 2 m under markytan. Leran är normalkonsoliderad och kan antas vattenmättad även ovanför GVY. Den angivna tungheten för leran avser vattenmättat tillstånd. Grundtryck från byggnader kan antas 10 kpa i bostadsområdet. Bergtunneln kan dränera bort grundvattnet som i sin tur kan resultera i sänkning av grundvattenytan om inga åtgärder vidtas! För att kunna vidta lämpliga och kostnadseffektiva åtgärder vill man få svar på följande frågor. Vid beräkningarna ska lerlagret behandlas som ett skikt med 3m tjocklek. Fyllningen består av sandigt grus. a) (8) Vad blir den totala sättningen i lerlagret i det fall grundvattenytan (GVY) sjunker 3 m jämfört med dagens läge? b) (7) Hur mycket av den sättningen kan ske under 1 år? γm=19 kn/m 3 γm=17 kn/m 3 m=6, Cv= m 2 /s Figur 2. Schematisk bild av bergtunnel under bostadsområde.

7 P4. SPÄNNINGSTILLSTÅND I JORD 15p En byggnad ska byggas enligt plan som visas i Figur 3. Grundtryck från byggnaden är q=10 kpa. Jorden består av sand med γ d =18 kn/m 3 tunghet. Grundvattenytan ligger 1,0 m under markytan innan sänkning. Vid beräkningarna antas torr densitet gälla för jord ovan grundvattenyta. Vertikalspänning rakt under ett hörn av en rektangel kan förslagsvis beräknas med hjälp av diagrammet på nästa sida (den som vill kan istället använda Fig på sidan 240 av kompendiet). I diagrammet är σ z =p*i σ, vertikalspänning i djupet z under rektangelns hörn, p är tryck över rektangelns yta och I σ är en influensfaktor som bestäms med hjälp av diagrammet på nästa sida. a) (5) Beräkna det effektiva vertikalspänningen 5 m rakt under punkt A i Figur 3 innan byggnaden byggs. b) (5) Beräkna ändring i effektivspänning i punkt A på grund av last från byggnaden enligt Figur 3. c) (5) Beräkna ändring i effektivspänning i punkt A på grund av både last från byggnad och 1,0 m sänkning av grundvattenytan jämfört med dagens läge. q= 10 kpa Figur 3. Plan av byggnad med läge för punkt A.

8