Monsterverstoring. Invloed op geotechnische parameters. Harry van Essen, Deltares

Transcriptie

1 Monsterverstoring Invloed op geotechnische parameters Harry van Essen, Deltares

2 Aanleiding In Nederland gelden strenge eisen aan geotechnische ontwerpen, maar: Aandacht vooral gericht op verbeteren rekenmodellen Aandacht voor kwaliteit van de parameters beduidend minder Rubbish in -> rubbish out Verder: Uitvoering grondonderzoek vooral gedomineerd door prijs Meest gebruikte boortechniek in Nederland qua principe onveranderd gedurende laatste 70 jaar Veel parameters afgeleid uit sonderingen Conclusie: aandacht naar kwaliteit parameters moet toenemen!

3 Oud Hollandse wijsheid Op initiatief van VOTB/SBRCURnet en Deltares onderzoek uitgevoerd om de invloed van verschillende boormethodes (bekend en onbekend in NL) te vergelijken op de kwaliteit van geotechnische parameters.

4 Factoren bij grondonderzoek aspect norm? toelichting boren globaal geen uitvoeringsaspecten transport boringen globaal verticaal/horizontaal/geveerd opslag in laboratorium globaal verticaal/horizontaal/gekoeld openen boringen nee drukken/opensnijden preparatie monsters nee afhankelijk van grondsoort? nauwelijks aandacht voor uitvoering proeven deels inzetten monsters Uitbreiding normeringen/richtlijnen? Onafhankelijke controle (accreditatie)?

5 Uitgevoerd onderzoek Proeflocatie bij Uitdam bij Monnickendam (binnenzijde Markermeerdijk) in veenweide gebied Proeflocatie ook gebruikt voor grootschalige bezwijkproeven i.h.k.v. fundamenteel onderzoek naar veen (dus veel gegevens) Markermeerdijk tussen Hoorn en Amsterdam grotendeels afgekeurd op stabiliteit, hoogstwaarschijnlijk mede door onvoldoende kennis gedrag veen Verzwaring Markermeerdijk brengt hoge kosten en grote landschappelijke consequenties met zich mee (verdwijning/verplaatsing dorpen langs dijk)

6 Proeflocatie

7 Uitgevoerd onderzoek Uitvoering van 6 verschillende boortechnieken (3 boringen per techniek) a) Ackemann gepulst (bekende techniek en uitvoering in NL) b) Ackermann gedrukt (bekende techniek, maar onbekende uitvoering in NL) c) Piston Sampler (onbekende techniek in NL d) Holle Avegaar (bekende techniek in NL) e) Begemann boring (bekende techniek in NL) f) Sonic drill (nieuwe techniek) Deelnemende partijen Fugro GeoServices (uitvoering boortechnieken c en e) Gemeentewerken Rotterdam (uitvoering boortechniek d en vanetesten in het veld) BAM De Ruiter boringen en bemalingen (uitvoering boortechniek a) Mos Grondmechanica i.s.m. SonicSampDrill (uitvoering boortechniek f) Inpijn-Blokpoel (uitvoering boortechniek b) Lankelma (coördinatie, begeleiding en rapportage veldwerk)

8 Uitgevoerd onderzoek Deelnemende partijen (vervolg) Wiertsema en Partners (uitvoering sonderingen) Deltares (uitvoering en rapportage laboratoriumwerkzaamheden) SBRCURnet commissie Kwaliteit van grondonderzoek (coördinatie en financiering) Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving (financiering)

9 Ackerman boorsysteem

10 Sonic Sample Drill Principe Een onder een hoogfrequente trilling (max. frequentie150 Hz, amplitude 3mm) gebrachte steekbuis met waterslot wordt langzaam de grond in gedrukt Het idee is dat door de sonische beweging de indringweerstand (en daarmee de vervormingen in de grond) wordt verminderd Uitvoering Sonic Sample Drill met kunststof buis in de metalen boorbuis (geboorde materiaal hoeft niet overgeschoven te worden)

11 Sonic Sample Drill

12 Piston Sampler

13 Holle Avegaar Stilstaande boorbuis in Holle Avegaar

14 Begemann

15 Kwalitatieve beoordeling boorsystemen

16 Uitgevoerd onderzoek Labonderzoek Openen en beschrijving boringen Uitvoering samendrukkingsproeven, 12 per boorsysteem (bepaling stijfheidsparameters), inclusief bepaling voorbelaste stijfheid van eerste - en van herbelaststap Uitvoering Direct Simple Shear (DSS) proeven, 4 per boorsysteem (bepaling sterkte parameters)

17 Direct Simple shear proef Toegepast DSS apparaat speciaal geconstrueerd voor lage spanningen

18 Invloed monsterverstoring Huidige praktijk bepaling monsterverstoring (niet standaard in geotechnisch labonderzoek): monsterverstoringindex (Lunne, 1997). Monsterverstoringsindex: verandering poriegetal van een monster bij herstel spanningen in veld (De/e 0 bij terreinspanning). Procentuele teruggang poriegetal Beoordeling <4 Goed >4 en <7 Gemiddeld >7 en <14 Slecht >14 Zeer slecht Door Lunne aangegeven grenzen mogelijk niet van toepassing voor veen. Vooralsnog is er geen breed geaccepteerd alternatief.

19 Invloed monsterverstoring Stijfheid

20 Invloed monsterverstoring Sterkte Mayne et al. 2009

21 Monsterverstoring: eerste resultaten Algemeen: Lage terreinspanning (ca. 2 kpa) vergt speciale methodes en technieken voor uitvoering en interpretatie proeven (grensspanning). Spanningen proeven i.h.a. > 5 kpa. Grondslag (zeer slap veen, watergehalte %) uitdaging voor testen nieuwe boortechnieken, veel nieuwe kennis opgedaan Resultaten proeven leveren nuttige informatie, al is het aantal DSS proeven te laag om statistisch verantwoorde conclusies te trekken Gepresenteerde resultaten gelden alleen in algemene zin, niet per boortechniek

22 Monsterverstoring: eerste resultaten Samendrukking Voorbelaste stijfheid bepaald uit eerste belasting sterk beïnvloed door monsterverstoring (hoe groter monsterverstoring, hoe slapper grond voor grensspanning). Voorbelaste stijfheid bepaald uit herbelaststap niet beïnvloed door monsterverstoring Maagdelijke stijfheid nauwelijks beïnvloed door monsterverstoring Grensspanning laat dalende tendens zien bij toenemende monsterverstoring Dus: altijd voorbelaste stijfheid uit herbelaststap bepalen (is niet mogelijk bij Koppejan)

23 Schuifspanning [kpa] Monsterverstoring: eerste resultaten DSS proeven: Geen significante verschillen gevonden tussen monsterverstoring en sterkte veen Afschuifgedrag veen lijkt samen te hangen met steekverlies: hoe lager steekverlies, hoe natuurlijker afschuifkromme: minder natuurlijk minder natuurlijk natuurlijk rek [%]

24 Samenvattend Onderzoek uitgevoerd om inzicht te krijgen in de kwaliteit van verschillende monsternametechnieken bij specifieke Nederlandse (slappe) bodems ondergeschoven kind. VOTB / SBRCURnet/ RWS en Deltares trekkers in grootschalig onderzoek om de kwaliteit te verbeteren. 6 boortechnieken, 18 boringen, rapport met details volgt in november/december Uitbreiding onderzoek naar Andere grondsoorten (humeuze klei en klei) Details uitvoering boortechnieken Monsterbehandeling in laboratorium, inclusief het plaatsen van het monster in het apparaat Opstellen protocollen/normen Onafhankelijk toezicht (accreditatie?)