Skjuvhållfasthet och deformationsegenskaper. CRS och standardödometer. Tyra Morell Bonin Magdalena Mähler

Självständigt arbete vid Institutionen för geovetenskaper 2015: 10 Skjuvhållfasthet och deformationsegenskaper för Uppsalalera med CRS och standardödometer Tyra Morell Bonin Magdalena Mähler INSTITUTIONEN FÖR GEOVETENSKAPER

Självständigt arbete vid Institutionen för geovetenskaper 2015: 10 Skjuvhållfasthet och deformationsegenskaper för Uppsalalera med CRS och standardödometer Tyra Morell Bonin Magdalena Mähler

Copyright Tyra Morell Bonin, Magdalena Mähler och Institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet Publicerad av Institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet (www.geo.uu.se), Uppsala, 2015

Abstract Shear Strength and Deformation Characteristics of Uppsala Clay with CRS and Standard Oedometer Tyra Morell Bonin & Magdalena Mähler To see how much a clay compact under different pressure one can use several different methods and in this project, two methods were used, the Standard Oedometer and a CRS apparatus. A Standard Oedometer is a full-time manual device and the CRS apparatus is a modern electric and automatic device. The aim of the project was to see similarities and differences between the two methods and examine which method that were most reliable. This has been done with repeated laboratory tests and afterward evaluations. With this information one can get a picture of how the clay will behave and how it will deform in nature. This is of great help to construction companies what wish to build on the clay and needs the information to proceed with a foundation of a construction, which can be complex on clay. Both methods showed similar results, with differences in compression. The Constant Rate of Strain gives higher safety margins. Key words: Standard Oedometer, CRS, clay, Uppsala, deformations properties Independent Project in Earth Science, 1GV029, 15 credits, 2015 Supervisors: Esra Bayoglu Flener, Teddy Johansson and Lars Maersk Hansen Department of Earth Sciences, Uppsala University, Villavägen 16, SE-752 36 Uppsala (www.geo.uu.se) The whole document is available at www.diva-portal.org

Sammanfattning Skjuvhållfasthet och deformationsegenskaper för Uppsalalera med CRS och standardödometer Tyra Morell Bonin & Magdalena Mähler För att se hur mycket en lera komprimeras under olika tryck kan ett flertal olika metoder användas och i detta projekt användes två olika metoder, standardödometer och CRS. En standardödometer är en helmanuell anordning och CRS-apparaten är en modernare, elektrisk och automatisk konstruktion. Syftet med projektet var att se likheter och olikheter mellan metoderna och undersöka vilken metod som var mest tillförlitlig. Detta har gjorts med upprepade laboratorieundersökningar och utvärderingar efteråt. Med denna information kan man få en bild av hur leran beter sig och hur den kommer att deformeras i naturen. Detta är till stor hjälp för byggföretag som önskar bygga på en lera och behöver informationen för att gå vidare med grundläggning av en konstruktion, som kan vara väldigt komplex ovanpå en lera. De båda metoderna visar liknande resultat med en skillnad i relativ kompression och CRSmetoden är att föredra. Nyckelord: Standardödometer, CRS, lera, Uppsala, deformationsegenskaper Självständigt arbete i geovetenskap, 1GV029, 15 hp, 2015 Handledare: Esra Bayoglu Flener, Teddy Johansson och Lars Maersk Hansen Institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet, Villavägen 16, 752 36 Uppsala (www.geo.uu.se) Hela publikationen finns tillgänglig på www.diva-portal.org

Förord Det här arbetet har utförts under våren 2015 i samarbete med Bjerking AB. Bjerking driver undersökningar i området Åsikten i Uppsala där de tagit upp lersonder ner till 55 meters djup. Sonderna delas upp i tre delar med hjälp av kolvar. I det här projektet har sonden från 4 meters djup tagen vid en testborrning ner till 13 meters djup 2014-08-27 analyserats med hjälp av rutinförsök, standardödometer och Constant Rate of Strain (CRS). Den övre kolven användes till rutinförsöken, den mellersta till CRS och nedre till standardödometern. Samtliga laborativa analyser genomfördes under 2015-03-06 till 2015-04-03 i GeoLab på Bjerking ABs geoteknikavdelning i Uppsala där handledare Esra Bayoglu Flener och Teddy Johansson var till mycket stor hjälp samt Lars Maersk Hansen från Golder Associates AB. Examensarbetet har utförts vid institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet.

Innehållsförteckning 1 Inledning.........1 1.1 Avgränsningar...1 1.2 Syfte...1 2 Bakgrund.....2 2.1 Jordprovernas ursprung....2 2.2 Kohesionsjordarnas deformabilitet och skjuvhållfasthet.. 3 2.3 Standardödometer.....4 2.4 Constant Rate of Strain (CRS) 4 2.5 Atterbergs konsistensgränser..5 2.6 Kompressionsmodulen, M...7 3 Laborationsförsök...............8 3.1 Rutinförsök..........8 3.1.1 Vattenkvot.........8 3.1.2 Flytgräns..........8 3.1.3 Plasticitetsgräns.........10 3.1.4 Skrymdensitet......10 3.1.5 Skjuvhållfasthet.....11 3.1.6 Sensitivitet...13 3.1.7 Resultat rutinförsök........13 3.2 CRS......13 3.2.1 Materiel.........13 3.2.2 Installation..........14 3.2.3 Bearbetning av resultat......15 3.3 Standardödometer......15 3.3.1 Materiel.........15 3.3.2 Installation......15 3.3.3 Försök............15 4 Resultat...16 4.1 Standardödometer...16 4.2 Constant Rate of Strain...16

5 Diskussion.....17 5.1 Förkonsolideringstrycket.17 5.2 Skrymdensitet och torrdensitet..18 5.3 Överkonsolideringsgraden.19 5.4 Initiala kompressionsmodulen, M0 19 5.5 Kompressionsmodulen, ML 20 5.6 Vattenkvot.21 5.7 Kompressionsegenskaper.. 21 5.8 Gränsspänning...22 6 Slutsats.....23 7 Tackord...23 8 Referenser........24 9 Bilagor..........25 9.1 Bilaga A - Constant Rate of Strain....25 9.2 Bilaga B - Standardödometer......33 9.3 Bilaga C - Kompressionsjämförelse....41 9.4 Bilaga D - Rutinförsök...45 9.5 Bilaga E - Bakgrund...47 9.6 Bilaga F - Formelsamling...50 9.7 Bilaga G - Ordlista.....52

1 Inledning Inom geoteknik och byggnadsgeologi är kunskapen om lerors deformationsegenskaper en avgörande faktor för huruvida sättningsförebyggande åtgärder ska genomföras. För en stad med mycket lera, exempelvis Uppsala, där konstruktioner byggs ovanpå stora lerdjup är risken för sättningar stor om sättningsberäkningar inte tas med i byggnadsprocessen. Deformationsegenskaperna för en lera tas vanligen fram med hjälp av en ödometermetod. Idag används främst den nyare varianten, Constant Rate of Strain försök, som komprimerar provet under konstant hastighet. CRS är framarbetad från en äldre variant av ödometer som heter standardödometer. Vid användning av standardödometern så komprimeras provet med stegvis pålastning under 6 dygn, medan ett test genomfört med CRS tar endast 30 timmar. Då de flesta konsulter arbetar under tidspressade projekt där snabba resultat efterfrågas är det idag fler deformationsrapporter som tas fram med hjälp av CRS än standardödometer. I den här studien ska därför resultaten från standardödometer och CRS jämföras mot varandra. CRS avbryts automatiskt när den förbestämda deformations- eller spänningsnivån har uppnåtts. Vid jämförelse av resultaten mellan metoderna förväntas därför en skillnad mellan total deformation då tiden kan ha en betydelse. Resultaten förväntas även att visa en skillnad mellan metoderna, men de bör inte ha en betydande effekt. I den här rapporten förekommer många begrepp och beteckningar, vilka förklaras i Bilaga G. 1.1 Avgränsningar För att få en trovärdig jämförelse utförs testerna enligt exakta föreskrifter för respektive metod samt att leran som används är från samma djup och sond. Det innebär att den totala maxlasten kommer skilja sig mellan metoderna då maxlasten för CRS är 400 kpa och maxlasten för standardödometer är 640 kpa. Försöken kommer att utföras med två standardödometrar och med två CRS apparaturer för att utesluta maskinfel. Med standardödometer genomförs 4 försök och med CRS genomförs 7 försök. Anledningen till att fler försök utförs med CRS är att möjligheten finns då de går snabbare att genomföra än försöken med standardödometer. I den här studien har manuella avläsningar gjorts med standardödometern då den metoden är helmanuell. 1.2 Syfte Projektet syftar till att jämföra två olika metoder för att fastställa en finkornig jord från Uppsalas egenskaper med avseende på kompressionsegenskaper, nämligen: Standardödometer, den ursprungliga och helmanuella metoden Constant Rate of Strain (CRS), den nya och automatiska metoden Projektets syfte är även att bestämma vilken av dessa metoder som ger det mest tillförlitliga resultatet. 1

2 Bakgrund 2.1 Jordprovernas ursprung Jordproverna härstammar från en postglacial lera, se Figur 1. De glaciala jordarterna avsattes av smältvattnet eller direkt från isen under tiden som inlandsisen smälte och de postglaciala jordarterna avsattes via omlagring av den glaciala leran efter det att inlandsisen smält bort. Skikt eller tunnare lager av finkorniga svallsediment kan påträffas inlagrade i den postglaciala leran eller mellan denna och den glaciala leran. I dessa skikt kan skal av mollusker förekomma på vissa ställen från Litorina- och Limneahavet som täckte detta område för 1000 år sedan (Möller 1974). De postglaciala lerorna har en grånyanserad färg med mörkare avsnitt av järnsulfid och har i regel en hög lerhalt på 60 % och ibland högre. Inom kartområdet (figur 2) finns en större dalgång med ett djup på upp till 85m ner till urberget, där den postglaciala leran har en mäktighet på 25m och under den finns ett 40m tjockt lager med varvig lera. Under leran återfinns åsmaterial i form av sand, sten och grus och slutligen berggrund (S.E. Lundin 1988). För kartor i större storlek, se Figur 39 & 40 i Bilaga D. Figur 1. Jordartskarta med legend (SGU, 2015). 2

Figur 2. Jorddjupskarta med legend (SGU, 2015). 2.2 Kohesionsjordarternas deformabilitet och skjuvhållfasthet När man belastar en mark med en konstruktion, t.ex. en byggnad eller en väg, uppstår en deformation med en viss storlek av den underliggande jorden och det utbildas en sättning. För att kunna förutse hur stor denna sättning så kan man undersöka markens kompressabilitet i laboratorium genom kompressionsförsök på ett ostört jordprov. Ett sådant försök genomförs i en s.k. ödometer. När en vattenmättad kohesionsjordart, t.ex. lera, utsätts för en belastning så bildas direkt porvattentrycket i leran. Allt eftersom belastningen ökar så pressas vatten ur leran på grund av övertryck och lerans volym minskar och den komprimeras. När detta sker så överförs belastningen istället successivt på kornskelettet vilket medför ett ökat tryck mellan de fasta partiklarna. Vattenutpressningen fortsätter ända tills övertrycket i porvattnet jämnat ut och hela belastningen tagits upp av det ökade korntrycket. Sättningen som hittills uppstått kallas för den primära sättningen. Efter att övertrycket i porvattnet upphört så pågår en långsam komprimering av jorden som kallas för den sekundära sättningen. När leran befinner sig orörd i marken, finns det naturliga spänningar i leran. Den belastning som ändrar kurvans lutning kallas förkonsolideringstrycket, σ 0, och den anger den största vertikala spänningen som leran har utsatts för i naturen. Kompressionens tidsförlopp beror på lerans kompressabilitet, och dess permeabilitet, κ. Tiden för kompressionen är proportionell mot kvadraten på lerprovets tjocklek, alltså går konsolideringen av ett 20mm tjockt lerprov 10 000ggr fortare än ett lerlager som är 2m tjockt. Naturligt så är leran normalkonsoliderad då de överliggande jordlagrens vattenavgång konsoliderats för tyngden. Om något av det överliggande jordlagret skulle avlägsnas så finns en viss konsolidering kvar men leran blir då överkonsoliderad på grund av det nya överlagringstrycket. 3

I en normalkonsoliderad lera uppstår ett ökat porvattentryck vid skjuvning. Med detta följer en långsamt utjämnande vattenavgång och en ökande skjuvhållfasthet. Däremot i en överkonsoliderad lera så uppstår ett undertryck i porvattnet som så småningom utjämnas allt eftersom vatten strömmar till lerprovsvolymen. Det innebär att de belastningar där spänningen överstiger förkonsolideringslasten kommer att göra marken fastare på grund av vattenavgång, som t.ex. vid byggnader eller vägbankar och här blir därför den odränerade skjuvhållfastheten avgörande för stabiliteten. Om man utsätter den vattenmättade leran med belastning för snabbt hinner inte vattnet tryckas ur och ett skjuvbrott sker vilket ger ett mått på lerans odränerade skjuvhållfasthet. Om man däremot skulle lägga på lasten så pass långsamt att ändringen i portryck hinner att jämnas ut gradvis så erhålls den dränerade skjuvhållfastheten. Kohesionsjordarterna kan, på grund av den höga kapillariteten som de besitter, ses som vattenmättade utom i torrskorpan. Överliggande friktionsjordarter ovan grundvattenytan ses som icke vattenmättade (Lindskog, 1964). Permeabiliteten beskriver lerans genomtränglighet och är ofta missvisande då den bestäms på ett litet prov i laboration. Detta på grund av att den innehåller skikt som är mer genomträngliga än andra, exempelvis siltskikt (Sällfors 1996). 2.3 Standardödometer Med hjälp av denna ödometermetod kan man utmäta kompressionsegenskaper för en kohesionsjord med stegvis pålastning. Standarden redogör för ett försök där ett dubbelsidigt dränerat jordprov belastas i flera etapper. Denna metod medför nödvändiga parametrar för beräkning av sättningens storlek och även tidsförlopp efter pålastning. Varje pålastning kräver ett dygn och hela försöket kräver normalt en försökstid om ca 6 dygn (SIS 1992). 2.4 Constant Rate of Strain (CRS) Metoden Constant Rate of Strain förkortas vanligen CRS och är en metod där provet kompakteras under en konstant hastighet. Jordprovet som används vid CRS är ensidigt dränerat. Portrycket mäts med hjälp av en portrycksmätare som sätts fast vid provets undre odränerade sida. CRS är en automatisk metod som pågår i två dygn. Information i form av påförd kraft, portryck, deformation, relativ kompression, totalspänning, effektivspänning, modulvariation och konsolideringskoefficient registreras automatiskt. Portrycket mäts vid den nedre delen av det vattenmättade provet som är dränerat. Lerprovet har ett kornskelett med vattenfyllda porer och det är trycket i dessa porer som mäts. Genom att veta porvattentrycket kan jordartstyp utvärderas (Sällfors 1996). När leran befinner sig orörd i marken, finns det naturliga spänningar i leran. I laboratorium kan förkonsolideringstrycket tas fram, det vill säga det högsta tryck som leran varit utsatt för. Från resultaten kan förskonsolideringstrycket och moduler utvärderas genom att plotta effektivspänningen mot modulens variation och den relativa kompressionen i ett diagram. 4

2.5 Atterbergs konsistensgränser Figur 3. Jordens volym som funktion av vattenkvoten med konsistensgränserna (Karlsson, 1974) En finkornig jord klassificeras efter Atterbergs tre konsistensformer; krympgränsen plasticitetsgränsen flytgränsen Lera är en typiskt plastisk jordart då dess vattenkvot befinner sig mellan de två gränserna, plasticitetsgränsen, WP, och flytgränsen, WL, se figur 3. Skillnaden mellan dessa gränser benämns plasticitetsindex, IP, och är ett mått på lerans plasticitet och beräknades enligt Ekvation 8. Om plasticitetsindex är högt indikerar det att leran är högplastisk, t.ex. en lera med hög lerhalt och vice versa. Plasticitetsgränsen definieras som den lägsta vattenkvoten som leran innehar då den utrullats till en 3mm tjock tråd utan falla sönder i bitar och är kvoten mellan det halvfasta och det plastiska tillståndet. Flytgränsen kan bestämmas i rutinförsök på två olika sätt, med hjälp av antingen Casagrandes flytgränsapparat (figur 4) eller med en fallkonapparat (figur 5). Flytgränsen beskriver den vattenkvot av den torra vikten när skåran i lerprovet flyter ihop vid ett visst antal stötar i Casagrandes apparat. Vid fallkonförsöket används istället en kon med förutbestämd tyngd och form som släpps ned i den ostörda leran och man mäter konintrycket och därefter beräknar flytgränsen. Krympgränsen, WS, är den vattenhalt som vid ytterligare avdunstning av vatten som inte ger någon volymminskning (Lindskog 1964). 5

Figur 4. Casagrandes flytgränsapparat. Magdalena Mähler, 2015. Figur 5. Fallkonapparat. Magdalena Mähler 2015. 6

2.6 Kompressionsmodulen, M En finkornig jords kompressionsmodul beskriver jordens relativa deformation under visst tryck och kan utvärderas från exempelvis CRS och standardödometerförsök. Vid laboratorieförsök utvärderas vanligen tre kompressionsmoduler som beskriver lerans styvhet vid olika laster och hur leran beter sig under specifika tryck. Den första modulen, M0, är konstant och beskriver lutningen på kurvan fram till att förkonsolideringstrycket uppnåtts. Den andra modulen, ML, beskriver egenskaperna från det att förkonsolideringstrycket uppnåtts till dess att kompressionen av leran börjar avta. Den tredje modulen, M, beskriver de egenskaperna leran har under det tryck då kompressionen har börjat att avta och till dess att försöket avbryts, se figur 6. M används dock sällan vid sättningsberäkningar eftersom flytgränsen då har överskridits (Sällfors 1996). Figur 6. Beskrivning av hur kompressionsmoduler utvärderas efter CRS (Sällfors,1996). 3 Laboratorieförsök Laboratorieundersökningar utfördes med rutinförsök, CRS-försök och standardödometerförsök. 7

3.1 Rutinförsök Rutinförsök genomfördes innan standardödometer och Constant Rate of Strain utfördes för att få en bild av lerans egenskaper. De försök som genomfördes var: Vattenkvot Stötflytgräns Konflytgräns Plasticitetsgräns Skrymdensitet Skjuvhållfasthet Sensitivitet 3.1.1 Vattenkvot Vattenkvoten beskriver förhållandet mellan porvattenmassan och den fasta partikelmassan. Vattenkvoten används för att definiera andelen porvatten i ett jordprovs porvolym. Utrustning Torkskåp, snabbvåg med 0,01 g noggrannhet, aluminiumform, hylsa med ostört prov, provuttryckare, provavskärare. Metod Aluminiumformen vägdes först tom och vikten noterades. Ett prov placerades i formen och vägdes på nytt. Formen med lerprovet sattes i torkskåpet där det torkades i 105*C i 24h. Därefter vägdes formen med provet på nytt. Vattenkvoten beräknades enligt ekvation 1. 3.1.2 Flytgräns Flytgränsen (WL) är vattenkvoten som beskriver omslaget mellan provets plastiska och flytande tillstånd. Detta bestäms med Casagrandes flytgränsapparat och med fallkonapparat. Stötflytgräns Casagrande Utrustning Casagrandes flytgränsapparat, skårverktyg, hylsa med ostört prov, provuttryckare, provavskärare, blandningsskål med 10cm i diameter, spatel med brett blad, aluminiumformar, torkskåp, våg med 0,01 g avläsningsnoggrannhet. Metod Ett prov om 100cm3 rördes noga om i blandningsskålen till provet blev homogent. Provet placerades därefter i Casagrandes flytgränsapparat (figur 1). Provet jämnades ut så att ytan var parallell med bottenplattan på apparaten. Med skårverktyget skapades en skåra genom provet vinkelrätt mot bottenplattan. Därefter räknades antal varv då man vevade apparatens vev med 2 varv i sekunden till de båda provhalvorna flutit samman med 1,3cm i skålens botten. När försöket var färdigt togs 10g av provet och placerades i en vägd aluminiumform och vägdes igen med prov innan det sattes i torkskåp i 24h. Med hjälp av detta kunde sedan flytgräns och vattenkvot beräknas. Vattenkvoten beräknades enligt ekvation 1. Stötflytgränsen beräknas enligt ekvation 2 med värden ur tabell 1. 8

Tabell 1. Koefficient Kn för ett givet antal stötar i Casagrandes stötflytgränstest. (Bjerking, 2014) Konflytgräns Fallkon Utrustning Fallkonapparat, hylsa med ostört prov, provuttryckare, provavskärare, 60g/60 -kon, blandningsskål av plast med 6cm i diameter och 3cm djup, spatel med brett blad, aluminiumform, våg med 0,01g avläsningsnoggrannhet, torkskåp. Metod Ett ca 4 cm tjockt prov rördes om med spateln i blandningsskålen och jämnades sedan ut utmed skålens kant. En 60g/60 -kon sattes fast i Fallkonapparaten och blandningsskålen placerades under konen. Konen sänktes ned tills spetsen tangerade jordprovets yta. Konen utlöstes och konintrycket avlästes. Försöket upprepades en gång till. Från båda försöken togs 20 g ut blandningsskålen och lades i en redan vägd aluminiumskål för att vägas igen som sedan torkades i 105 i torkskåp. Vattenkvoten beräknades enligt ekvation 1. Konflytgränsen beräknades enligt ekvation 3 med värden ur tabell 2. 9

Tabell 2. Koefficienterna M och N för fallkon flytgränsförsök. (Bjerking, 2014) 3.1.3 Plasticitetsgräns Plasticitetsgränsen (Wp) beskriver vattenkvoten vid gränsen mellan halvfast och plastiskt tillstånd. Utrustning Blandningsskål, spatel med brett blad, vattenabsorberande papper, aluminiumformar, våg med 0,01 g avläsningsnoggrannhet och torkskåp. Metod Ett prov om ca 20 g togs från det noga omrörda provet i blandningsskålen och delades i två lika stora delar. Båda delproven rullades därefter för hand fram och tillbaka i en jämn rytm på ett plant och stabilt underlag till provet blivit till en 3mm tjock tråd. Provet knådades ihop och rullades ut på nytt. Proceduren upprepades till tråden brast på flera ställen under utrullningen. De söndersmulade proven placerades i varsin vägd aluminiumform och vägdes igen innan de placerades i torkskåp i 24h. Plasticitetsgränsen beräknades enligt ekvation 1 och definieras genom medelvärdet för de båda försöken. 3.1.4 Skrymdensitet Jordens skrymdensitet beskriver förhållandet mellan den totala massan och den totala volymen i dess naturliga tillstånd. Utrustning Våg med 1 g avläsningsnoggrannhet, linjal med millimetermått. 10

Metod Hylsans massa noterades. Gummilocken på hylsan avlägsnades och hylsan med prov vägdes. Hylsans längd och diameter mättes. Skrymdensiteten genomfördes på hylsa VIAK 2842 som är den mellersta delen av de tre hylsorna på 4 m borrningen. Volymen på provet beräknades enligt ekvation 4 och skrymdensiteten enligt ekvation 5. 3.1.5 Skjuvhållfasthet Ostört prov Försöket genomfördes i provhylsans nedre del, den minst påverkade delen av hylsan. Utrustning Fallkonapparat, 100g/30 kon, blandningsskål med diameter 6cm och hög 3cm, spatel med brett blad, hylsa med ostört prov, provuttryckare, provavskärare. Metod 1,5cm av leran trycktes ut från hylsans undre del och skars av med provavskäraren. Hylsan placerades direkt under konen i fallkonapparaten. Konen sänktes ned så att den nätt och jämnt nuddade provets yta. Konen utlöstes och konintrycket lästes av och antecknades. Konen höjdes upp och försöket upprepades två gånger till och mellan varje försök så skars 1,5cm av hylsans lerprov av. Därefter beräknades konintryckets medelvärde. Skjuvhållfastheten för ostört prov beräknades enligt ekvation 16. Omrört prov Utrustning Fallkonapparat, 60g/60 kon, blandningsskål med diameter 6cm och hög 3cm, spatel med brett blad, hylsa med ostört prov, provuttryckare, provavskärare. Metod Ungefär 20g lera rördes noggrant om i blandningsskålen varsamt så att det inte skapades eventuella luftbubblor i leran. Lerans yta jämnades ut horisontellt och skålen ställdes under konen i fallkonapparaten. 60g/60 konen sänktes ned så att spetsen nuddade lerprovets yta. Konen avlöstes och konintrycket lästes av. Konhållaren höjdes och konen hänges upp på nytt. Lerprovet rördes om på nytt och proceduren upprepades 4 gånger till ett likadant värde för konintrycket upprepades två gånger efter varandra. Den odränerade skjuvhållfastheten för omrört prov beräknades enligt ekvation 6 med data ur figur 7. 11

Figur 7. Diagram till beräkning av den odränerade skjuvhållfastheten för omrört prov. (Bjerking, 2014) 12

3.1.6 Sensitivitet Sensitiviteten visar kvoten mellan den ostörda och den omrörda skjuvhållfastheten på den odränerade leran och beräknades enligt ekvation 7. Ett lågt resultat visar att leran inte är särskilt sensibelt och ett högt tal anger att lerprovet är väldigt ömtåligt. Resultatet utvärderas med hjälp av Tabell 3. Tabell 3 - uppdelning av lera efter sensitivitet Benämning Sensitivitet Lågsensitiv < 8 Mellansensitiv 8-30 Högsensitiv > 30 3.1.7 Resultat rutinförsök För samtliga beräkningar se Bilaga D. Resultat för rutinförsöken visas i tabell 4. Tabell 4. Resultatsammanställning rutinförsök. Lera 4 m Skrymdensitet [t/m3] 1,47 Vattenkvot [%] 57,6 Odränerad skjuvhållfasthet ostört prov [kpa] 27,47 Odränerad skjuvhållfasthet omrört prov [kpa] 4,41 Konflytgräns [%] 64,3 Stötflytgräns [%] 57,2 Plasticitetsgräns [%] 28 Sensitivitet 6,2 3.2 CRS CRS är en metod som genomförs på 30 timmar, där provet komprimeras under konstant hastighet till dess att total deformation uppnåtts eller försöket pågått i 30 timmar. Apparaturen laddas på manuellt med prov och data registreras sedan automatiskt efter att försöket startats. Från CRS kan moduler, konsolideringskoefficient, portryck och relativ kompression utvärderas. 3.2.1 Materiel Ödometer för CRS-försök (figur 8), ödometerring, portrycksmätare, metallkula, vakuumpump, silikonfett, provuttryckare, stämpel, pappersfilter, packningsfilter, fasat filter, kolv med provlera, snabbvåg med 0,1 gram noggrannhet, trådavskärare, aluminiumformar, digitalt skjutmått, ugn. 13

Figur 8. Översiktsbild av CRS apparatur (G. Sällfors & L. Andréasson. 1985). 3.2.2 Installation Provhylsan vägdes utan gummilock och noterades. Pappersfilter, packningsfilter, fasat filter och stämpel vattenmättades i ödometern som fylldes med vatten och kranen stängdes och den vakuumpumpades sedan för att få bort möjliga luftbubblor. Aluminiumform vägs och märks upp. Ungefär 5 mm prov trycktes upp ur provhylsa med hjälp av provuttryckare. Silikoninsmord och vägd ödometerring träddes försiktigt på provet som sedan trycktes ut till ungefär 5 mm överflöd. Provet skars av med en trådavskärare från hylsan precis under ödometerringen. Färg, maskhål och sulfidförekomst noterades. Överskottet skars av med trådavskärare och vägdes tillsammans med aluminiumform och torkades sedan i 24 timmar i 105 C. Kranen till ödometern öppnades. Ödometerringen med prov vägdes och ett vattenmättat filter placerades på ovansidan och undersidan av provet i ödometerringen som sedan lades i ödometern med o-ring underst. En klämring placerades ovanpå och skruvades fast, filter placerades med den fasade sidan uppåt med en stämpel ovanpå. Luftningskranen stängdes och ödometern placerades i belastningsapparaten. Portrycksavläsaren skruvades fast och en metallkula placerades ovanpå stämpeln och hissades upp tills kontakt mellan kula och lastgivaren erhölls. Aktuell data skrevs in för det aktuella provet och F10 trycktes för start av försöket. Data registrerades automatiskt och testet avbröts antingen när maximal deformation var uppnådd eller när det gått 30 timmar. 14

3.2.3 Bearbetning av resultat Data sparades ner på diskett och importerades sedan in i Excel där den bearbetades genom kurvritning i diagram. Från diagrammet kunde moduler M0, ML, M1 och M2 i förhållande till effektivspänning, σ, relativ kompression, Ɛ, i förhållande till effektivspänningen, σ, förkonsolideringstrycket, σ c, konsolideringskoefficient, Cv, utvärderas. Kurvan som ritas är teoretiskt sett konstant i början av försöket. När förkonsolideringstrycket uppnåtts avtar kurvan markant för att sedan plana ut då maximal kompression uppnåtts. Det genomfördes sju försök med CRS, se tabell 22 i Bilaga E. 3.3 Standardödometer 3.3.1 Materiel Stativ, belastningsanordning, indikatorklocka, ödometerring med 50 mm i diameter och 20 mm hög, bottenplatta, keramiskt bottenfilter, stämpel med filter, papperfilter, provuttryckare, trådavskärare, silkonfett, tidtagarur, digitalt skjutmått, aluminiumformar, ugn, ostört lerprov och våg med 0,1 gram noggrannhet. 3.3.2 Installation Ödometerringen smordes in invändigt med silikon och vägdes. Provuttryckaren placerades under hylsan och ungefär 5 mm av provet trycktes ut, varpå ödometerringen träddes på provet och prov trycktes ut så att överskottet blev ungefär 10 mm. Provet skars av under ringen och även överskottet skars av. Överskottet lades i aluminiumform, vägdes och lades sedan i ugn för torkning och senare beräkning. Ytan på provet granskades och eventuella avvikelser noterades, så som maskhål, sulfidfläckar etc. Vattenmättade pappersfilter placerades på båda ändar av provet. Ringen torkades av utvändigt och vägdes. Ringen med lerprov placerades på bottenplattan. Ringen skruvades fast i rätt läge och ett vattenmättat keramikfilter samt stämpel placerades på provet i ringen. Ödometern placerades i stativet, därefter skruvades belastningsanordningen ner mot ödometern så att den nästan vidrörde stämpeln. Bottenplattan fylldes på med vatten och även det övre filtret så att de vattenmättades. Hävarmen låstes. 3.3.3 Försök Indikatorklockan justerades och nollställdes. Första laststeget lades på och samtidigt som hävarmen frigjordes så startades tidtagaruret och deformationen avlästes på indikatorklockan i ett bestämt tidsschema där tiden fördubblades efter varje avläsning. Efter ett dygn låstes hävarmen och vikten fördubblades på anordningen och proceduren gjordes om på nytt efter 24 timmar i 6 dygn. Efter 6 dygn var försöket klart. 15

4 Resultat Vid jämförelse mellan metodernas medelvärden visar CRS-försöken generellt högre värden på resultatet än värdena för standardödometerförsöken, se figur 9 och 10. Undantagen är resultaten för densitet och ML där CRS-försökens medelvärde är lägre än standardödometerförsökens medelvärde. 4.1 Standardödometer Figur 9. Resultat för standardödometerförsök. Försök F1 F2 F3 F4 Medel Nivå [m] 4 4 4 4 4 Förkonsolideringstryck σ ' c [kpa] 108 128 120 135 123 Förkonsolideringstryck, Hansbo EMPERI σ ' c,e [kpa] 107 107 107 107 107 Överkonsolideringsgrad OCR - 1,7 2,0 1,9 2,1 1,9 Effektivt vertikaltryck σ ' L [kpa] 310 305 307 325 312 Kompressionsmodul M 0 [kpa] 4000 2000 2000 2000 2500 Kompressionsmodul M L [kpa] 1330 2250 1200 2290 1800 Kompressionsmodultaltalet M' - 1,4 1,6 1,5 1,5 1,5 Konsolideringskoefficienten, Cv, utvärderas med två metoder, Casagrande och Taylor, se resultat i tabell 7-10 under Bilaga B. Dessa metoder gav olika värden för Cv och skiljer sig även åt mellan försöken. Konsolideringskoefficienten är beräknad som ett medelvärde för varje försök och metod. Cv varierar för varje laststeg eftersom effektivspänningen ändras (Sällfors 1996). För samtliga resultat av leran på 4 meters djup redovisas i figur 26, Bilaga B. 4.2 Constant Rate of Strain (CRS). Figur 10. Resultat CRS-försök Försök 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G Medel Nivå [m] 4 4 4 4 4 4 4 4 Förkonsolideringstryck σ ' c [kpa] 145 143 152 150 143 152 95 140 Förkonsolideringstryck, Hansbo EMPERI σ ' c,e [kpa] 107 107 107 107 107 107 107 107 Överkonsolideringsgrad OCR - 2,2 2,2 2,4 2,3 2,2 2,4 1,5 2,3 Effektivt vertikaltryck σ ' L [kpa] 220 185 105 191 190 202 150 178 Kompressionsmodul M 0 [kpa] 2250 2900 4500 3200 2910 3000 1700 2900 Kompressionsmodul M L [kpa] 1650 1300 1100 1000 1610-600 1200 Kompressionsmodultaltalet M' - 14,2 28,7 28,7 27,1 10,8 41,4 11,3 23,2 I Bilaga A figur 18-24 redovisas diagram över CRS-försökens effektiva spänning, moduler och relativ kompression. Resultatkurvan för försök 4A är det försök som efterliknar teorin bäst. Samtliga resultat för leran på 4 meters djup med hjälp av CRS redovisas i figur 18, Bilaga A. 16

5 Diskussion Vid utförandet av försöken med standardödometern uppmärksammades en skillnad mellan de två olika apparaturerna, se tabell 27 i Bilaga E för försöksplanering. Proven som genomfördes på ödometerapparat 1 deformerades med en jämnare hastighet än de försök som genomfördes med ödometerapparat 2. Den ojämna deformationen utmärkte sig genom att klockan efter pålagd vikt visade en långsam deformation i början för att sedan plötsligt öka i hastigt under en tid. Resultatkurvorna för samtliga fyra försök är dock relativt lika varandra och har inte några större avvikelser. Av de 7 försöken som genomfördes med CRS-apparaturen, var det endast ett resultat som visade en bra kurva, se figur 18 i Bilaga A. De övriga försöken visade en missvisning på kurvan, se figur 19-24 i Bilaga A, som berodde på att effektivspänningen ökade medan deformationen var oförändrad. Att deformationen inte fortsatte beror vanligen på att ett lager med grövre material nåtts. När det grövre lagret knäcks eller den effektiva spänningen blir tillräckligt högt skapas ett glapp i kurvan då deformationen återtas. Detta ses på resultatkurvan som en bulle eller knöl. I proven som genomfördes med CRS återfanns spår av snäckskal och i ett av proven hittades en hel snäcka. Snäckskalen är mest sannolikt det störande materialet i proven som orsakat missvisningen på resultatkurvorna. Detta då snäckskalen är hårda och missvisning skapas genom att den effektiva spänningspålastningen ökar under tiden som deformationen är oförändrad. När snäckskalen knäcktes resulterade det i att deformationen på lerprovet plötsligt blev mycket högre än innan sammanstötningen med snäckskalen. I den optimala kurvan för CRS är lutningen på kurvan konstant i början. Det beror på att leran redan varit utsatt för det aktuella trycket tidigare. När förkonsolideringstrycket uppnåtts ändrar kurvan lutning och antar ett varierande värde. Vid det här tillståndet har porvattnet tryckts ut genom kompression och den initiala kompressionsmodulen, M0, kan avläsas. M0 bör anta ett värde omkring 5000 kpa, men eftersom M0 inte är ett verkligt värde är det därför svårt att utvärdera. När allt porvatten tryckts ut är det bara trycket på kornskelettet som återstår. När vikten vilar på kornskelettet har kompressionsmodulvärdet för ML uppnåtts och kan läsas av vid inflektionspunkten på diagrammets högra y-axel Vid inflektionspunkten avläses även σ'l på övre x-axeln och beskriver det effektiva vertikaltrycket. M utvärderas efter inflektionspunkten, då kurvan tilltar igen. Dock är det inte vanligt att utvärdera M vid beräkningar av sättningar eftersom flytgränsen då överskrids. Värden för moduler utvärderas enligt figur 11. Figur 11. Avläsning från optimal CRS-kurva (SGI, 2008). 17

Resultaten för CRS-försöken 4B-4G (figur 19-24 i Bilaga A) visar att kurvan fortsätter med konstant värde på grund av inslag av snäckskal och detta trots att förkonsolideringstrycket uppnåtts. 5.1 Förkonsolideringstrycket Förkonsolideringstrycket för CRS är relativt lika varandra. Förkonsolideringstrycket för standardödometerns försök skiljer sig däremot mer, ca 30 kpa mellan försöken. Det empiriska värdet beräknades med Hansbos metod, ekvation 17. Att förkonsolideringstrycket är högre för försöken med CRS är beror på att de är tidsberoende och genomförs snabbare än standardödometern vilket forcerar deformationskurvan. Förkonsolideringstrycket är vanligen lågt vid låga djup. Förkonsolideringstrycket blir av naturliga orsaker högre vid en högre hastighet, vilket syns vid jämförelse mellan metoderna, se figur 12. CRS-försöken visade ett högre förkonsolideringstryck än standardödometern. Det högre förkonsolideringstrycket beror på att provet deformeras med en högre hastighet med CRS-apparaturen, 1,5 dygn jämfört med standardödometerns 5-8 dygn. Förkonsolideringstryck [kpa] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 4A 4C 4B 4D 4F 4E F2 F4 F3 F1 4G 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Försök Förkonsol. CRS Förkons. Std. Förkons. CRS EMPERI Hansbo Förkons. Std. EMPERI Hansbo Figur 12. Jämförelse av förkonsolideringstryck mellan CRS och standardödometer. 5.2 Skrymdensitet & torrdensitet Skrymdensiteten beskriver förhållandet mellan den totala massan och volymen. Torrdensiteten beskriver förhållandet mellan den fasta substansens massa och den totala volymen vid specifikt portal och vattenkvot, se ekvation 11 (Axelsson 2006). Portalet blev 1,6, och för en jord med lera och silt är ett värde mellan 0,3 och 3,0 normalt. Ur figur 13 kan skrymdensitet och torrdensitet avläsas för CRS och standardödometer. Densiteten används främst för beräkningar av spänningar i marken och kan även ge en uppfattning om hur lagringstätheten ser ut i marken (Sällfors 1996). Vid jämförelse av data ur figur 12 och med medelvärdet för skrymdensiteten 1,7 t/m 3, konstateras det att de vattenmättade proven består av lera och silt. Skrymdensiteten stämmer eftersom proven vi undersökte bestod av lera med inslag av siltskikt. Torrdensiteten beräknas enligt ekvation 11 och ska enligt figur 13 jämföras med skrymdensiteten för vattenmättat prov, vilket totala medelvärdet 1,1 t/m 3. Skrymdensiteten beskriver provets totala volym och inkluderar volymen av öppna och slutna porer. Resultatet för de olika metoderna är lika varandra, endast 0,16 kn/m 3 skillnad, där standardödometern har ett lite högre värde. 18

Figur 13. Referensvärden skrymdensitet (Sällfors, 1996) 5.3 OCR överkonsolideringsgrad OCR beräknas med hjälp av ekvation 15 och är större än 1 för båda metoderna vilket innebär att leran är mellan till lätt överkonsoliderad, se referensvärde i tabell 5. OCR minskar successivt med djupet vilket kan stämma då kolven som användes vid CRSförsöken är kolven ovanför kolven som användes vid standardödometerförsöken, se tabell 21, Bilaga E. OCR är väldigt lika varandra för båda metoderna, skillnad på endast 0,1, vilket är rimligt. Tabell 5. Referenstabell för överkonsolideringsgraden, OCR (SGF.1984). Benämning OCR (σ c /σ 0) Normalkonsoliderad eller svagt 1-1,5 överkonsoliderad Överkonsoliderad 1,5 10 Starkt överkonsoliderad >10 5.4 M0 Initiala kompressionsmodulen M0 skiljer sig i medelvärde med ca 600 kpa mellan metoderna där CRS-försöken visar högre värden, se figur 14. M0 är svårt att utvärdera då det inte är ett verkligt värde vid båda metoderna och bör vara mellan 5000 och 6000 kpa. Värden på M0 i fält är ofta tre till fem gånger större än värdet som fås i laboratorieförsök med ödometer. (Sällfors 1996). För CRS-försöken skiljer sig resultaten mellan försöken med upp till 2500 kpa, medan M0 för tre av försöken med standardödometern är samma (2000 kpa) men där ett resultat skiljer sig från dessa (4000 kpa). Eftersom M0 beskriver lutningen på kurvan innan förkonsolideringstrycket är M0 ett konstant värde. Eftersom CRS forcerar förkonsolideringstrycket och då visar ett högre värde, blir även värdet på M0 missvisande. 19

Initial kompressionsmodul M 0 5000 4000 F1 4C [kpa] 3000 2000 1000 4A 4B 4D F2 F3 F4 4E 4F 4G 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Försök CRS Standardödometer Figur 14. Jämförelse av M 0 för CRS och standardödometer. 5.5 ML Kompressionsmodul Resultaten, se figur 15, skiljer sig inte lika mycket mellan metoderna här, endast ca 640 kpa. Detta betyder att kompressionen av provet sker ungefär lika mellan metoderna efter att förkonsolideringstrycket uppnåtts. ML är kompressionsmodulen vid gränsspänning. Försök 4F gick inte att utvärdera här. M L 2500 2000 F2 F4 [kpa] 1500 1000 4A F1 4B F3 4C 4D 4E 500 4G 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Försök CRS Standardödometer Figur 15. Jämförelse av ML mellan CRS och standardödometer. 20

5.6 Vattenkvot Vattenkvoten för överskottet skiljer sig i medelvärde med ca 2 % och vattenkvoten för provet efter försök skiljer sig med ca 7 %, se figur 16, där vattenkvoten är högre för CRS-försöken i båda fallen och det skulle kunna förklaras med att hylsan som användes till CRS (VIAK2842) är inte lika djupt ner i marken som hylsan som användes till standardödometern och kan möjligen ha med marknivån att göra. Det har även att göra med att provet för CRS-försöken inte utsattes för lika högt tryck som för standardödometerförsöken, vilket resulterar i att mindre vatten tryckts ut ur porerna. Vattenkvot w [%] 80 70 60 50 40 30 20 10 0 4A F1 4B 4D F3 4F F2 4C F4 4E 4G 0 2 4 6 8 Försök CRS Stdödometer Figur 16. Variationen av vattenkvoten mellan metoderna standardödometer och CRS. 5.7 Kompressionsegenskaper Den totala relativa kompressionen blir högre för de prov som genomfördes med standardödometer jämfört med de försök som genomfördes med CRS. Jämförelsen blir lite missvisande då det registrerats fler kompressionsvärden för CRS-försöken än standardödometerförsöken samtidigt som den totala lasten är högre för standardödometern än CRS. Tiden det tar för vattnet att dräneras från det vattenmättade provet under kompressionen bedöms även ha en betydande effekt. Generellt visar standardödometerförsöken på en lägre procentuell kompression för de olika laststegen jämfört med CRS-försöken. Jämförs totala kompressionen vid respektive laststeg, t.ex. 20, 40, 80 kpa osv, för försöken är kompressionen högre för CRS än standardödometern. Det visar att kompressionens storlek således beror av tiden, vilket betyder att kompressionen blir större om lasten ökar frekvent, som för CRS, jämfört med om lasten ökar stegvis, som för standardödometern. Då deformations- och sättningsegenskaper beräknas är tiden en viktig faktor för sättningsförändringar vilket tydligt syns i resultatet, se figur 34-37 under Bilaga C. Eftersom resultaten för den här undersökningen visar på att kompressionen för respektive laststeg blir högre vid användning av CRS än standardödometer, visar det på att metoderna ger olika resultat. En viktig felkälla är att proven som komprimerats i standardödometer har varit utsatta för högre effektivspänning än de i CRS, vilket bidragit till att den totala kompressionen är större för försök genomförda med standardödometer. Begränsas resultatet till att bara analysera kompressionen 21

fram till 320 kpa, den sista pålastningen för standardödometer som kan jämföras direkt mot CRS, ses att proverna komprimerade med CRS har komprimerats mer än de med standardödometer. Det här bevisar att CRS inte bara forcerar förkonsolideringstrycket, utan också kompressionen. 5.8 Gränsspänningen Gränsspänningen, σ L, skiljer sig mellan metoderna, se figur 17. Skillnaden beror på att det effektiva vertikaltrycket är beroende av effektivspänningen, som under standardödometerförsöken är högre än under CRS-försöken. Det gör att σ L antar ett högre värde för standardödometerförsöken. I figur 16 kan även variationen mellan försöken tydligt observeras. Resultatet från standardödometern visar på relativt liknande värden för σ L mellan försöken. Vid jämförelse med försöken genomförda med CRS antar σ L ett mer varierande värde mellan genomförda försök. Variationen beror på att det i proverna återfanns olika mängd snäckskal som tros ha påverkat kompressionen. Påverkan på kompressionen kan i sin tur ha förskjutit kurvan då effektivspänningen ökade samtidigt som kompressionen stod still. Variationen mellan försöken genomförda med CRS kan också bero på att CRS apparaturen registrerar all data automatiskt och därmed kunnat ge en noggrannare bild över kompressionsförloppet. Eftersom standardödometern inte är bevakad under hela dygnet som kompressionen sker, kan σ L ge ett missvisande värde då den uppritade kurvan inte innehåller lika mycket data som för CRS-försöken. Samtidigt bör inte variationen mellan försöken genomförda med CRS vara så varierande som de är, då proverna är tagna från samma hylsa och därför kan CRS ge ett mer missvisande värde för σ L än standardödometern. Gränsspänning 0 Försök 0 2 4 6 8 50 100 4C CRS Standardödometer σ'l [kpa] 150 200 250 4A 4B 4D 4E 4F 4G 300 350 F1 F2 F3 F4 Figur 17. Jämförelse av σ L mellan standardödometer och CRS. 22

6 Slutsats Metoderna ger olika resultat gällande förkonsolideringstryck på grund av att förkonsolideringstrycket ökar med hastigheten. För att säkerställa metodernas exakthet i resultat behöver ytterligare noggranna studier genomföras. Vidare undersökningar med CRS bör göras genom att minska deformationshastigheten för att efterlikna standardödometerns deformationstid. Metoderna skiljer sig även åt vid jämförelse av last, där standardödometerns maximala pålastning är 640 kpa och CRS är 400 kpa. För att få en exakt jämförelse mellan metoderna bör även studier med samma totala maxlast för båda metoderna göras. CRS forcerar inte bara förkonsolideringstrycket, utan också kompressionen vilket medför att värdena för modulerna blir högre än för standardödometer. Genom mätning av höjden på provet efter genomförda försök visar standardödometern ett mer komprimerat prov, vilket gör att kompressionen som tas fram med CRS är missvisande då provet kan komprimeras mer. Generellt ger standardödometern ett jämnare resultat mellan försöken jämfört med CRS. Det gör att resultaten från standardödometern blir mer tillförlitliga. Eftersom försöken genomförda med CRS har genomgående varierande värden blir dess resultat mer osäkert. Osäkerheten beror på att leran bör ha liknande värden och egenskaper eftersom alla prover är tagna på samma djup och från samma hylsa. Det gör att variationen mellan försöken inte borde vara så stor som resultaten för CRS visar. Jämförelsen mellan CRS och standardödometer blir i den här studien missvisande då varken deformationstid, deformationshastighet eller last är lika mellan metoderna. Vilken metod som beskriver kompressionen bäst är svårt att säga, då de ger olika resultat. Eftersom standardödometern tar längre tid, är mer personalkrävande och visar en lägre kompression är rekommendationen för snabbt och säkert sättningsberäknande att välja CRS då metoden ger större säkerhetsmarginaler. 7 Tackord Vi vill ge ett stort tack till våra handledare; Esra Bayoglu Flener, Teddy Johansson och Lars Maersk Hansen för vägledning och rådgivning samt till Bjerking AB för utlåningen av utrustning Geolab där våra laborationer utfördes. 23

8 Referenser Andreasson, L. & Sällfors, G. (1985). Kompressionsegenskaper. Stockholm: Svenska Geotekniska Föreningen.(Geotekniska laboratorieanvisningar, Del 10). Axelsson, K. (2006). Introduktion till GEOTEKNIKEN, Uppsala. Geotryckeriet, Institutionen för Geovetenskaper. Bjerking. (2014). Rutinundersökning - manual, körning av försök. No:99220-05 Karlsson, R, 1974. Konsistensgränser. Förslag till geotekniska laboratorieanvisningar. Del 6. Byggforskningens informationsblad Bl. 1. Stockholm Larsson, R. (2008). Information 1: Jords egenskaper. 5:e utgåvan. Linköping: Statens Geotekniska institut (SGI). Lindskog, G. (1964). Geoteknik, Stockholm, Svenska Bokförlaget/Bonniers Lundin, S.E. (1988). Ingenjörsgeologisk karta över Uppsala, Lic.-avh. Kvartärgeologiska avdelningen nr. 154, Uppsala Universitet, Uppsala Möller, H. & Stålhös, G. (1974). Beskrivning till geologiska kartbladet Uppsala SO, Sveriges Geologiska Undersökning, Ser. Ae, 10 Standardiseringskommissionen i Sverige (SIS). (1992). Geotekniska provningsmetoder - Kompressionsegenskaper - Ödometerförsök med stegvis pålastning - Kohesionsjord, SS 02 71 29, Stockholm Svenska geotekniska föreningens (SGF) laboratoriekommitté (1984). Jordarternas indelning och benämning. 2:a upplagan. Stockholm: Statens råd för byggnadsforskning. 1982: T, 21. Sveriges Geologiska Undersökning (2015). [Elektronisk]: Jordartskarta skala 1:25 000. Uppsala. Tillgänglig: http://maps2.sgu.se/kartgenerator/maporder_sv.html Sveriges Geologiska Undersökning (2015). [Elektronisk]: Jorddjupskarta skala 1:50 000. Uppsala. Tillgänglig: http://maps2.sgu.se/kartgenerator/maporder_sv.html Sällfors, G. (1996). Geoteknik, Jordmateriallära Jordmekanik. Vasastadens Bokbinderi AB. 24

9 Bilagor 9.1 Bilaga A - Constant Rate of Strain (CRS) Försök 4A 4B 4C 4D 4E 4F 4G Medel Nivå [m] 4 4 4 4 4 4 4 4 Skrymdensitet ρ [kn/m3] 17 17 16 17 17 16 15 16 Torrdensiteten ρ d [kn/m3] 10 10 11 10 11 10 11 11 Vertikalspänning σ v [kpa] 75 75 75 75 75 75 75 75 Porvattentryck υ [kpa] 10 10 10 10 10 10 10 10 Effektivspänning σ ' v [kpa] 65 65 65 65 65 65 65 65 Förkonsolideringstryck σ ' c [kpa] 145 143 152 150 143 152 95 140 Förkonsolideringstryck, Hansbo EMPERI σ ' c,e [kpa] 107 107 107 107 107 107 107 107 Överkonsolideringsgrad OCR - 2,2 2,2 2,4 2,3 2,2 2,4 1,5 2,3 Effektivt vertikaltryck σ ' L [kpa] 220 185 105 191 190 202 150 178 Kompressionsmodul EMPERI M 0E [kpa] 6900 6900 6900 6900 6900 6900 6900 6900 Kompressionsmodul M 0 [kpa] 2250 2900 4500 3200 2910 3000 1700 2900 Kompressionsmodul M L [kpa] 1650 1300 1100 1000 1610-600 1200 Kompressionsmodultalet M' - 14,2 28,7 28,7 27,1 10,8 41,4 11,3 23,2 Vattenkvot w [%] 68,5 62,6 45,5 61,8 46,7 55,8 46,1 55,3 Odränerad skjuvhållfasthet τ fu [kpa] 27,5 27,5 27,5 27,5 27,5 27,5 27,5 27,5 - τ R [kpa] 4,41 4,41 4,41 4,41 4,41 4,41 4,41 4,41 Sensitivitet S t [tfu/tr] 6,23 6,23 6,23 6,23 6,23 6,23 6,23 6,23 Kon-Flytgräns w L [%] 64,3 64,3 64,3 64,3 64,3 64,3 64,3 64,3 Stöt-Flytgräns w L [%] 57,2 57,2 57,2 57,2 57,2 57,2 57,2 57,2 Plasticitetsgräns w P [ %] 28 28 28 28 28 28 28 28 Plasticitetstal Ip - 36,3 36,3 36,3 36,3 36,3 36,3 36,3 36,3 Konsindex Ic - -12 5 52 7 49 23 50 25 Flytindex I L - 112 95 48 93 51 77 50 75 Kompaktdensitet ρ s kn/m3 28 28 28 28 28 28 28 28 Spec vikt G r t/m3 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 Vattenmättnadsgrad S r % 108 103 85 101 91 93 78 94 Portal e - 1,8 1,7 1,5 1,7 1,4 1,7 1,7 1,6 Porositet n % 64 63 60 63 59 63 62 62 Konsolideringskoefficient c v [m2/s] 0,8 1,4 0,6 0,8 4,8 2,82 0,5 1,7 Figur 18. Samtliga resultat från CRS-försöken. 25

0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 3,5 5 3 10 2,5 15 2 20 1,5 25 1 30 Rel def [%] Modul [Mpa] 0,5 35 0 Figur 19. Resultat 4A. Vä.y-axel relativ kompression[%]. Hö. y-axel: Modul [MPa]. X-axel: effektivspänning [kpa]. 26

0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 4,5 5 4 3,5 10 3 15 2,5 20 2 1,5 25 30 def [%] Modul [Mpa] 1 0,5 35 0 Figur 20. Resultat 4B. Vä.y-axel relativ kompression[%]. Hö. y-axel: Modul [MPa]. X-axel: effektivspänning [kpa]. 27

0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 8,2 5 10 def [%] Modul [Mpa] 6,2 15 4,2 20 2,2 25 30 0,2 35-1,8 Figur 21. Resultat 4C. Vä.y-axel relativ kompression[%]. Hö. y-axel: Modul [MPa]. X-axel: effektivspänning [kpa]. 28

0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 5,2 5 10 def [%] Modul [Mpa] 4,2 3,2 2,2 15 1,2 20 0,2 25-0,8-1,8 30-2,8 35-3,8 Figur 22. Resultat 4D. Vä.y-axel relativ kompression[%]. Hö. y-axel: Modul [MPa]. X-axel: effektivspänning [kpa]. 29

0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 3,91 5 def [%] Modul [Mpa] 3,41 10 2,91 15 2,41 1,91 20 1,41 25 0,91 30 0,41 35-0,09 Figur 23. Resultat 4E. Vä.y-axel relativ kompression[%]. Hö. y-axel: Modul [MPa]. X-axel: effektivspänning [kpa]. 30

0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 5,9 5 3,9 10 1,9 15 20 def [%] Modul [Mpa] -0,1-2,1 25-4,1 30-6,1 35-8,1 Figur 24. Resultat 4F. Vä.y-axel relativ kompression[%]. Hö. y-axel: Modul [MPa]. X-axel: effektivspänning [kpa]. 31