Creep of soft clay

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Master's thesis
Date
2018
Major/Subject
Pohjarakennus ja maamekaniikka
Mcode
Rak-50
Degree programme
Language
en
Pages
103
Series
Abstract
This thesis is a part of the four year (2009-2012) project called "Modelling progressive failure of embankments and slopes" which is funded by the Academy of Finland. The project is a collaboration project between the Helsinki University of Technology and the University of Strathclyde, and it has been established in order to develop reliable, economic and user-friendly analysis methods for practical geotechnical design. The aim of this thesis was to gather more test data on the behaviour of Finnish soft clay and that way improve the definition of the parameters of EVP-SCLAY1S model and ACM model. These two models were developed by Karstunen and her co-workers as a part of a previous project funded by the Academy of Finland. EVP-SCLAY1S and ACM models take into account anisotropy and time-dependent viscoplastic strain and, in addition, EVP-SCLAY1S is also able to take into account destructuration. In this work the values for the parameters of these models were defined with the help of laboratory tests on clay samples from Otaniemi. The testing program included oedometer and undrained triaxial tests on natural and reconstituted samples as well as triaxial consolidation tests on natural samples. It was noticed in oedometer tests that there was only a minor difference between critical state values of natural and reconstituted samples. Hence the clay in Otaniemi is not very structured and there are two possible reasons: samples were disturbed or from dessicated layer. From the triaxial consolidation tests same critical state parameters as from oedometer tests were possible to define but values were not comparable. In triaxial tests the influence of strain rate on strength parameters was small. Strength parameters were very similar for test groups performed with strain rates 0,06%/h, 0,6%/h and 6%/h. In tests performed with highest strain rate 6%/h, the strain rate effect on strength parameters was clear. In individual tests, where strain rate was altered during the test, higher strain rate significantly strengthened the sample.

Tämä työ on osa neljävuotista (2009 - 2012) Suomen Akatemian rahoittamaa projektia "Modelling progressive failure of embankments and slopes". Projekti on tehty yhteistyössä Teknillisen korkeakoulun ja Strathclyden yliopiston kesken ja sen tarkoituksena on kehittää luotettavia, taloudellisia ja käyttäjä-ystävällisiä laskentamenetelmiä käytännön geotekniseen suunnitteluun. Työn tarkoituksena oli kerätä testitietoa suomalaisten pehmeiden savien käyttäytymisestä ja näin helpottaa EVP-SCLAY1S- ja ACM-mallin parametrien määrittämistä. Karstunen ja kollegat kehittivät kyseiset mallit osana edellistä Suomen Akatemian rahoittamaa projektia. EVP-SCLAY1S- ja ACM-mallit ottavat huomioon anisotropian ja viskoplastiset muodonmuutokset sekä lisäksi EVP-SCLAY1S huomioi myös rakenteen vaikutuksen. Tässä työssä kyseisten mallien parametrit määritettiin laboratoriokokeiden avulla Otaniemen savesta. Koeohjelmaan kuului suljettuja kolmiaksiaalikokeita ja ödometrikokeita luonnontilaisille ja rakennetuille näytteille sekä kolmiaksiaalisia konsolidointikokeita luonnontilaisille näytteille. Ödometrikokeissa havaittiin, että luonnontilaisten ja rakennettujen näytteiden kriittisen tilan parametrien arvojen välillä oli hyvin pieni ero. Otaniemen saven rakenne ei täten vaikuta parametrien arvoihin juurikaan. Tämä voi aiheutua näytteiden häiriintymisestä tai siitä, että näytteet ovat kerroksesta, joka on altistunut kuivumis- ja kastumissykleille. Kolmiaksiaalisista konsolidointikokeista määritettiin samoja kriittisen tilan parametreja kuin ödometrikokeista, mutta arvot eivät olleet verrattavissa. Kolmiaksiaalikokeissa muodonmuutosnopeuden vaikutus lujuusparametreihin oli pieni. Lujuusparametrit olivat hyvin samanlaisia testiryhmille, jotka oli suoritettu nopeuksilla 0,06%/h, 0,6%/h ja 6%/h. Suurimmalla muodonmuutosnopeudella 6%/h suoritetuissa kokeissa muodonmuutosnopeuden vaikutus lujuusparametreihin oli selkeä. Yksittäisissä kokeissa, joissa muodonmuutosnopeutta vaihdeltiin kokeen aikana, korkeampi muodonmuutosnopeus selvästi lujitti näytettä.
Description
Supervisor
Vepsäläinen, Pauli
Thesis advisor
Karstunen, Minna
Keywords
creep, consolidation, modelling, EVP-SCLAY1S, ACM, parameters, triaxial test, oedometer test, stress, strain, time-dependent behaviour, viruma, konsolidoituminen, mallintaminen, EVP-SCLAY1S, ACM, kolmiaksiaalikoe, ödometrikoe, jännitys, muodonmuutos
Other note
Citation