Häiriintymättömän ja stabiloidun saven pienten muodonmuutosten leikkausmoduuli: Malmin alue

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2021-10-18
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Geoengineering (GEO)
Language
fi
Pages
67 + 9
Series
Abstract
Tässä työssä tutkittiin Helsingin Malmin lenttokenttäalueelta otetuista häiriintymättömistä ja stabiloiduista savinäytteistä Bender element -mittausmenetelmällä määritettyä pienten muodonmuutosten leikkausmoduulia G0. Bender element -mittauksissa synnytetään mekaaninen leikkausaalto, jonka nopeus määritetään koekappaleessa pienten muodonmuutosten leikkausmoduulin laskemiseksi. Työssä selvitettiin eri stabilointisideaineiden vaikutusta pienten muodonmuutosten leikkausmoduuliin sekä häiriintymättömien savinäytteiden säilytyksen vaikutusta. Lähes 11 kuukauden mittaisella savinäytteen varastoinnilla oli vain vähäinen vaikutus pienten muodonmuutosten leikkausmoduuliin, joka oli jonkin verran suurempi pidempään säilytetyssä näytteessä. Mittaustuloksissa samasta näytepisteestä eri syvyyksiltä valmistettujen häiriintymättömien koekappaleiden G0 vaihteli välillä 1.4…12.3 MPa kasvaen syvyyden ja vallitsevan jännityksen kasvaessa. Stabiloinnit tehtiin kahdessa eri vaiheessa. Ensimmäisen vaiheen epäjohdonmukaisesti vaihtelevien mittaustulosten perusteella mittausjärjestelyjä kehitettiin ja parannettiin toista mittausvaihetta varten. Toisen vaiheen mittaustulosten perusteella Ecolan Stabi80 sideaineella stabiloidun koekappaleen pienten muodonmuutosten leikkausmoduuli ja leikkauslujuus olivat suurempia kuin Terra KC50 sideaineella. Kummankin koekappaleen G0 kasvoi johdonmukaisesti 28 vrk lujittumisaikana ollen 27.8…68.3 MPa ja 11.8…49.6 MPa. Vertailumittauksena suoritetuilla yksiaksiaalisilla puristuskokeilla saatiin likimain samansuuruisia G0-arvoja. Bender element -mittausmenetelmä osoittautui hyvin herkäksi häiriötekijöille erityisesti mittausjärjestelyiden toteutuksen suhteen. Häiriöiden minimoimiseksi mittausjärjestelyä kehitettiin mm. pitämällä anturit jatkuvassa kontaktissa koekappaleeseen sekä poistamalla muoviputki koekappaleen ympäriltä. Nämä kehitystoimenpiteet paransivat olennaisesti mittausten luotettavuutta, jonka kehittämiseksi edelleen suositellaan jatkotutkimuksia.

In this master’s thesis intact clay and stabilized clay from Helsinki Malmi area were studied with the Bender element method to determine the small strain shear modulus G0. In Bender element measurement a mechanical shear wave is generated through the specimen and the shear wave velocity is determined to calculate G0. The effect of different stabilizing binders on the small strain shear modulus was researched as well as the effect of storing intact clay samples. Storage of a clay sample for nearly 11 months had only a minor effect on the small strain shear modulus which was a bit higher in the longer-stored sample. According to the measurement results the G0 of the undisturbed specimens prepared from different depths of the same sampling point varied between 1.4…12.3 MPa increasing as the depth and in-situ stress increases. Stabilizations were performed in two different phases. Based on the inconsistently varying measurement results of the first phase, measurement arrangements were developed and improved for the second measurement phase. According to the second phase measurement results, the Ecolan Stabi80 specimen gave greater values of small strain shear modulus and shear strength than the Terra KC50 specimen. The G0 of both specimens increased consistently from 27.8 MPa to 68.3 MPa and from 11.8 MPa to 49.6 MPa during the 28-day curing time. Uniaxial compression tests performed as reference measurements gave approximately equal G0 values than the Bender element tests. The Bender element method proved to be very sensitive to various distractions especially regarding the implementation of the measurement arrangements. To minimize disturbances, the measurement arrangement was developed e.g., keeping the sensors in continous contact with the specimen and removing the plastic tube around the specimen. These development procedures improved the reliability of the measurements significantly. Further studies are still recommended to increase the reliability of Bender element measurements in the future.
Description
Supervisor
Korkiala-Tanttu, Leena
Thesis advisor
Li, Zhongsen
Keywords
Bender element, pehmeä savi, pienten muodonmuutosten leikkausmoduuli, leikkausaallon nopeus, stabilointi
Other note
Citation