Uitvoering K0-CRSproeven ten behoeve van zettingsonderzoek Betuwelijn Sliedrecht- Gorinchem

Transcriptie

1 Uitvoering K0-CRSproeven ten behoeve van zettingsonderzoek Betuwelijn Sliedrecht- Gorinchem Projectnummer CO /90 Versie 2 Definitief Datum augustus 2002 Delft Cluster partner Postbus 69 NL-2600 AB Delft Stieltjesweg 2 NL-2628 CK Delft Telefoon (015) Telefax (015) info@geodelft.nl Postbank ING Bank NV rek.nr KvK S Delft

2 Rapportnummer 2 Versie 2 Definitief Type rapport Test Datum augustus 2002 Aantal pagina's 22 Titel / subtitel Uitvoering K0-CRSproeven ten behoeve van zettingsonderzoek Betuwelijn Sliedrecht- Gorinchem / Projectnaam Uitvoering Ko-CRS-proeven t.b.v. zettingsonderzoek Betuwelijn Sliedrecht- Projectleider(s) Drs. H.M. van Essen Samenvatting rapport In opdracht van de Waardse Alliantie is onderzoek uitgevoerd naar het zettingsgedrag van twee representatieve bodemprofielen ten gevolge van het aanbrengen van het zandlichaam voor de Betuweroute. In dit onderzoek is gebruik gemaakt van de recente ontwikkelingen op het gebied van laboratoriumproeven en interpretatie hiervan. In plaats van de gebruikelijke standaard samendrukkingsproeven zijn CRS-K0 proeven uitgevoerd die met behulp van het a, b, c isotachenmodel zijn geïnterpreteerd. Door deze combinatie is het zettingsgedrag van beide representatieve bodemprofielen beter te voorspellen dan met behulp van de gebruikelijke methoden. Er zijn 22 CRS-K0 proeven uitgevoerd. De resultaten laten zien dat de stijfheidsparameters en de K 0 goed te meten zijn met behulp van deze proeven. Projectbegeleider(s) dr.ir. E.J. den Haan Overige leden projectteam Ir. W.O. Molendijk Versie Datum Opgesteld door Paraaf Gecontroleerd door Paraaf 2 augustus 2002 drs. H.M. van Essen ir. W.O. Molendijk Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002

3 Inhoudsopgave 1 Inleiding 1 2 Omschrijving werkzaamheden Veldwerkzaamheden Laboratoriumwerkzaamheden 'Constant Rate of Strain'-proef (CRS-proef) 3 3 Resultaten Veldwerkzaamheden Laboratoriumwerkzaamheden Algemene werkzaamheden CRS-K0 proeven Beschouwing van de resultaten 13 4 Conclusies 17 Tabellen Tabel 3.1 Enkele gegevens van de beproefde monster van boring 152/ Tabel 3.2 Enkele gegevens van de beproefde monster van boring 152/ Tabel 3.3 Stijfheidsparameters boring 152/ Tabel 3.4 Overige parameters boring 152/ Tabel 3.5 Stijfheidsparameters boring 152/ Tabel 3.6 Overige parameters boring 152/ Figuren Figuur 2.1 Schema van de CRS-opstelling 4 Figuur 2.2 Methode van Casagrande 7 Figuur 3.1 Volumieke massa en verticale spanning (boring 152/ ) 8 Figuur 3.2 Volumieke massa en verticale spanning (boring 152/ ) 9 Figuur 3.3 Verschillen in de gemeten volumieke massa 14 Figuur 3.4 Relatie tussen volumieke massa van de monsters en de isotachenparameters b en c 15 Figuur 3.5 Afhanklijkheid van de verhouding tussen b en c en volumieke massa 15 Figuur 3.6 Relatie tussen volumieke massa en NEN parameters CR en Cα 16 Figuur 3.7 Afhaneklijkheid van de verhouding tussen CR en C α en volumieke massa 16 Bijlagen A1 Locaties van de boringen en sonderingen km 11.7 A2 Locaties van de boringen en sonderingen km 16.7 B11066 Boorbeschrijving boring 152/ (km 11.7) B16146 Boorbeschrijving boring 152/ (km 16.7) BF11066 Foto van boring 152/ (km 11.7) BF16146 Foto van boring 152/ (km 16.7) Sondering 152/ (km 11.7) Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002

4 16145 Sondering 152/ (km 16.7) Sondering 152/ (km 16.7) Sondering 152/ (km 16.7) C Grafische weergave van de K0-CRS proeven Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002

5 1 Inleiding Ten behoeve van het onderzoek naar de verwachte restzettingen na aanbrengen van het zandlichaam van de Betuweroute in het traject Sliedrecht-Gorinchem is met behulp van nieuwe technieken gedetailleerd onderzoek uitgevoerd op twee locaties langs dit traject (km 11,7 en km16,7). Deze technieken betreffen zowel laboratoriumproeven als parameterbepaling die de laatste ontwikkelingen op het gebied van de grondmechanica representeren. Met behulp van deze nieuwe technieken kunnen zettingen naar verwachting met een grotere betrouwbaarheid voorspeld worden dan met de tot nu toe in de Nederlandse praktijk gebruikelijke technieken (standaard samendrukkingsproef en Koppejan of NEN-zettingsmodellen). Dit rapport bevat de resultaten van het veld en laboratoriumonderzoek. Het veldonderzoek omvat de uitvoering van twee Begemann boringen en 4 sonderingen op de twee locaties langs het traject. Het laboratoriumonderzoek omvat de uitvoering van CRS-K 0 proeven op monsters uit deze boringen. De CRS-K 0 proef is een nieuw type samendrukkingsproef waarbij de het monster met een constante snelheid wordt vervormd. Het grote voordeel hiervan is, is dat over het totale doorlopen spanningstraject informatie wordt verkregen over de eigenschappen van het monster. Bovendien kunnen makkelijker ontlast-herbelast, relaxatie en kruipfasen in de proef worden ingelast. De proeven zijn uitgewerkt volgens het a,b,c isotachenmodel en NEN Deze parameters zijn gebruikt voor zettingsberekeningen die uitgevoerd zijn met MSettle. De resultaten van deze berekeningen staan vermeld in CO /76. Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 1

6 Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 2

7 2 Omschrijving werkzaamheden 2.1 Veldwerkzaamheden Er zijn twee locaties geselecteerd voor het onderzoek. Beide locaties zijn vlak langs het tracé in maagdelijk terrein gekozen. Op één locatie (bij km 16,7) is het zandlichaam voor de Betuweroute al enige tijd geleden aangebracht, op de andere locatie (km 11,7) nog niet volledig. De veldwerkzaamheden zijn uitgevoerd op 30 oktober 2001 en omvatten de uitvoering van 4 sonderingen en twee Begemannboringen tot een diepte van circa 10 meter (tot de zandlaag). Bij locatie 11,7 is één sondering uitgevoerd, vlak naast de boring. Bij locatie 16,7 is één sondering vlak bij de boring uitgevoerd en twee op het zandlichaam. 2.2 Laboratoriumwerkzaamheden De boringen zijn uitgelegd, beschreven, gefotografeerd en opgedeeld in stukken van 20 cm. Van elk stuk van 20 cm is de volumieke massa. Op basis van de grondbeschrijving en de volumieke is een aantal monsters geselecteerd waarop CRS-K 0 proeven zijn uitgevoerd 'Constant Rate of Strain'-proef (CRS-proef) Algemeen De CRS-proeven met meting van de K 0, worden in een triaxiaalopstelling uitgevoerd, zie Figuur 2.1. Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 3

8 drukdoos plunjer triaxiaalcel onder backpressure K o -ring met isolatie monster meting horizontale gronddruk drukdoos Figuur 2.1 Schema van de CRS-opstelling GeoDelft gebruikt een triaxiaalopstelling met langzame-verplaatsingssturing (stappenmotor) voor de belasting. De minimale snelheid is ongeveer 0.1 mm/dag. De maximale verticale druk op de bovenplaat is 8500 kpa. De maximale horizontale druk is 300 kpa, waardoor de maximale verticale druk wordt beperkt tot circa 600 kpa (afhankelijk van de K 0 ). Voor de CRS-proef met K 0 -meting wordt een speciale monsterhouder gebruikt met een inwendige diameter van 65 mm. Deze monsterhouder bestaat uit een metalen ring, waarbij in de onderste 2 cm een verjonging is aangebracht. Op het niveau van deze verjonging heeft de monsterhouder een wanddikte van slechts 0.6 mm en zijn rekstrookjes bevestigd om de horizontale spanning te meten. De buitenzijde van de ring is waterdicht afgedicht om contact tussen de opnemers en het celwater te vermijden. Het monster draineert éénzijdig via de poreuze steen aan de bovenzijde van het monster. Aan de onderzijde is een waterspanningsopnemer gemonteerd waarmee het verloop van de waterspanning wordt gemeten. Ten behoeve van een voldoende nauwkeurige bepaling van de doorlatendheid is een water(over)spanning van circa 10% van de opgebrachte verticale spanning gewenst. De initiële hoogte van de monsters is afhankelijk van het verwachte zettingsgedrag van het betreffende monster. Voor monsters met een lage volumieke massa, die een grote zetting te zien zullen laten geven, is een initiële hoogte van 31 mm aangehouden. Voor monsters met een hoge volumieke massa, die een stijver gedrag te zien zullen laten geven, is een initiële hoogte van 20 m aangehouden. Dit onderscheid is enerzijds gemaakt om te voorkomen dat de bovenzijde van Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 4

9 het monster het niveau van de verjonging zal bereiken. Anderzijds zullen de monsters met een hogere volumieke massa in het algemeen een grotere wandwrijving ondervinden, zodat hierbij de initiële hoogte lager is gekozen. Ten gevolge van de hoge temperatuurgevoeligheid van de rekstrook worden de proeven in een ruimte met constante temperatuur uitgevoerd. Uitvoering Ten behoeve van een goede waterspanningsmeting wordt een backpressure van 200 tot 300 kpa opgelegd, zoals bij een standaard triaxiaalproef. Aan het begin van de proef wordt het nulpunt van de verplaatsing ingeregeld bij een lichte bovenbelasting van ongeveer 3 kpa. De deformatiesnelheid is 4*10-5 m/s, hetgeen overeenkomt met 3.4 mm/dag. De belastingsschema van de proeven is als volgt opgebouwd: Fase 1: belasten tot een niveau van 2x de geschatte grensspanning Fase 2: ontlasten tot een niveau van 0.5x de geschatte grensspanning Fase 3: herbelasten tot een niveau van 4x de geschatte grensspanning Fase 4: relaxatiefase van 12 uur Fase 5: doorbelasten tot 400 kpa Fase 6: ontlasten Van elk monster is voor en na de proef de volumieke massa en het watergehalte bepaald. bovendien is na afloop van de proef de soortelijke massa en het gloeiverlies bepaald. Uitwerking Uit de proeven is een aantal parameters afgeleid. Het betreft de volgende parameters: Stijfheidsparameters - isotachenparameters a,b,c - NEN parameters CR, CR en Cα Doorlatendheid als functie van het poriegetal (k(e)) Grensspanning (p g ) Horizontale grondrukcoëfficiënt (K 0 ) Bepaling van de stijfheidsparameters Isotachen-stijfheidsparameters Bij de bepaling van de isotachen-stijfheidsparameters is uitgegaan van de natuurlijke rek van het monster. Deze rek is als volgt gedefinieerd: H z ε = ln 1 H 0 (2.1) waarin: z actuele hoogte van het proefstuk beginhoogte van het proefstuk H 0 De ontlast/herbelastparameter a wordt uit de ontlast/herbelastfase bepaald. De parameter b, de maagdelijke stijfheidsparameter, volgt uit de helling van de maagdelijke tak via: H ε b = lnσ ' v waarin: σ v effectieve verticale spanning in het proefstuk (2.2) Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 5

10 De kruipparameter c, wordt uit de relaxatiefase bepaald. Tijdens deze fase wordt de hoogte van het monster constant gehouden, waardoor door viskeuze effecten de verticale spanning af zal nemen. Bij de bepaling van de parameter wordt er van uitgegaan dat tijdens deze fase de primaire en secundaire reksnelheid elkaar in evenwicht houden. NEN 5118 stijfheidsparameters In tegenstelling tot de isotachenmethode wordt in de NEN 5118 uitgegaan van lineaire rek van het monster. Daarnaast wordt de 10 log toegepast in plaats van de natuurlijke logaritme. De interpretatie gaat verder op dezelfde wijze als in het geval van de isotachenmethode. De maagdelijke of primaire stijfheidsparameter CR volgt derhalve uit: ε CR = log( σ ' ) v (2.3) De ontlast- herbelastingsparameter RR wordt bepaald op de ontlast- en herbelastingslus. De kruipparameter Ca wordt verkregen door de parameter c te vermenigvuldigen met ln(10). Dit is verantwoord omdat de c wordt bepaald bij een constante rek, zodat voor deze parameters de logaritme het enige verschil is tussen beide methoden. Doorlatendheid Voor de voldoende nauwkeurige bepaling van de doorlatendheid moet de wateroverspanning in het monster ongeveer 10% van de (opgebrachte) verticale belasting bedragen. Vaak blijkt de waterspanning pas in het maagdelijke gebied dergelijke waarden te ontwikkelen. De doorlatendheid wordt dan bepaald uit: dz γ 2 k = * w * 0.5H dt u b waarin: dz/dt de verticale vervormingssnelheid γ w de volumieke massa van water [kpa/m] wateroverspanning u b In het maagdelijke gebied is de doorlatendheid meestal goed te beschrijven met k e = e + 0 Ck log k 0 (2.4) (2.5) waarin: e,e 0 (initieel) poriegetal C k doorlatendheidsparameter k doorlatendheid k 0 doorlatendheid bij e=0 Door de bepaling van de k 0 en de doorlatendheidsparameter C k kan de doorlatendheid in het totale onderzochte spanningsgebied boven de grensspanning berekend worden. Grensspanning De grensspanning is bepaald volgens de klassieke methode van Casagrande, zie Figuur 2.2. Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 6

11 Figuur 2.2 Methode van Casagrande Bij deze methode wordt de verticale rek uitgezet tegen de logaritme van de belasting. Deze curve wordt eerst zo goed mogelijk gefit met behulp van een polynomische functie, waarna met behulp van de tweede afgeleide hiervan het punt met de kleinste kromtestraal wordt bepaald. Met twee hulplijnen (een raaklijn en een bissectrice) wordt dan bij benadering de grensspanning afgeleid. Casagrande geeft zelf aan dat dit een empirische benadering is, waarvan de nauwkeurigheid derhalve niet bekend is. Er zijn geen theoretische redenen om deze methode precies zo uit te voeren; de praktijk leert dat de gevonden waarde redelijk voldoet om de overgang tussen voorbelast gedrag (OCR > 1) en maagdelijk gedrag (OCR = 1) te beschrijven. Niet in alle gevallen is de kromtestraal goed te bepalen. In dat geval wordt de methode van Koppejan toegepast. Deze methode bepaalt de grensspanning door het trekken van raaklijnen aan het begin en eind van de proef. De grensspanning is dan gedefinieerd als het snijpunt tussen deze twee lijnen. Daarnaast wordt ten behoeve van de berekeningen de yield stress (σ y ) bepaald. Deze yield stress wordt gevonden door terugextrapolatie van de b-lijn naar ε H =0. De K 0 wordt bepaald door het delen van de effectieve horizontale spanning door de effectieve verticale spanning ter hoogte van de meetring. Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 7

12 3 Resultaten 3.1 Veldwerkzaamheden De grafieken van de sonderingen zijn weergegeven in de volgende bijlagen: locatie 11,7 naast de boring (maagdelijk terrein) locatie 16,7 naast de boring (maagdelijk terrein) locatie 16,7 op het zandlichaam van de Betuweroute locatie 16,7 op het zandlichaam van de Betuweroute In bijlagen A1 en A2 zijn de locaties van de boringen en sonderingen weergegeven. 3.2 Laboratoriumwerkzaamheden Algemene werkzaamheden De boringen zijn in het laboratorium uitgelegd, gefotografeerd en beschreven[pas OP!!!1]. De boorbeschrijvingen zijn weergegeven in bijlagen B11066 (boring 152/011-66) en B16146 (boring 152/ ). De foto s zijn weergegeven in bijlagen BF11066 en BF Vervolgens zijn beide boringen opgedeeld in stukken van 20 centimeter, waarvan de volumieke massa is bepaald. Hierbij moet in ogenschouw worden genomen dat het volume van de monsters bepaald zijn door het meten van de omtrek en de lengte van de monsters. Door de onregelmatigheid van de buitenzijde van de boringen zal het volume niet nauwkeurig bepaald kunnen worden; gaten worden bijvoorbeeld niet meegenomen. Het gevolg hiervan is, is dat de aldus bepaalde volumieke massa aan de lage kant zullen zijn. In Figuur 3.1 zijn deze volumieke massa s weergegeven voor boring 152/ In deze figuur is tevens de verticale spanning weergegeven op basis van de minimale grondwaterstand zoals deze in de nabijheid van de boring is gemeten. 0 Effectieve verticale spanning [kpa] Diepte [m-mv] volumieke massa effectieve vertikale spanning Diepte [m-nap] Volumieke massa [kn/m 3 ] Figuur 3.1 Volumieke massa en verticale spanning (boring 152/ ) Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 8

13 In Figuur 3.2 zijn deze volumieke massa s weergegeven voor boring 152/ Effectieve verticale spanning [kpa] volumieke massa effectieve vertikale spanning Diepte [m-mv] Diepte [m-nap] Volumieke massa [kn/m 3 ] Figuur 3.2 Volumieke massa en verticale spanning (boring 152/ ) Van elke boring is een aantal monsters geselecteerd voor de uitvoering va de K0-CRS proeven. In Tabel 3.1 staan de geselecteerde monsters met betrekking tot boring 152/ weergegeven met enkele eigenschappen van deze monsters. monster diepte [m-nap] grondsoort γ n W γ d γ s gloeiverlies kalkgehalte van tot [kn/m 3 ] [%] [kn/m 3 ][kn/m 3 ] 500 C 900 C 40B ks2h % 4.9% 11.2% 40D vk % 9.3% 21.1% 41C v % 8.8% 19.9% 42D v % 11.3% 25.6% 43D v % 9.9% 22.5% 44B vk % 7.5% 16.9% 44E v % 2.6% 5.8% 45B vk % 2.6% 5.8% 45B vk % 3.3% 7.5% 46A ks1h % 9.0% 20.5% 48C ks % 10.6% 24.1% 49A ks1h % 6.8% 15.4% 49D vk % 3.1% 7.0% 50A ks % 0.9% 1.9% Tabel 3.1 Enkele gegevens van de beproefde monster van boring 152/ waarin: k klei s siltig h humeus Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 9

14 v veen 1 zwak 2 matig 3 sterk γ n natte volumieke massa [g/cc] W watergehalte γ d droge volumieke massa [g/cc] γ s soortelijke massa [g/cc] Het is de tabel weergegeven gloeiverlies bij 900 C is het extra gloeiverlies ten opzichte van het gloeiverlies bij 500 C. In Tabel 3.2 zijn de beproefde monsters van boring 152/ met enkele gegevens weergegeven. monster diepte [m-nap] grondsoort γ n W γ d γ s gloeiverlies kalkgehalte van tot [kn/m 3 ] [kn/m 3 ][kn/m 3 ] 500 C 900 C 30A Ks2h % % 2.0% 4% 31A Vm % % 18.8% 43% 32D Vm % % 13.8% 31% 34D Vm % % 13.7% 31% 36D Ks1h % % 2.1% 5% 37B Vm % % 12.9% 29% 37B Vm % % 13.5% 31% 37C Kz % % 1.00% 2% Tabel 3.2 Enkele gegevens van de beproefde monster van boring 152/ waarin: m : mineraalarm 1 : met plantenresten (verticale rietstengels) CRS-K0 proeven Op deze hiervoor weergegeven monsters zijn K 0 -CRS proeven uitgevoerd. De resultaten van de proeven zijn weergegeven in de volgende tabellen en in bijlagen C. In de bijlagen is zowel een grafische weergave van de isotachen interpretatie als de NEN interpretatie gegeven. Uit deze bijlagen blijkt dat met, met name de isotacheninterpretatie, de primaire stijfheid goed wordt gefit; bij alle proeven is er sprake van een vrijwel rechte zettingslijn. Bij de NEN interpretatie blijkt dat met name bij grote rekken de primaire zettingslijn af gaat buigen (zie bijvoorbeeld monsters 43D en 44E). Hieruit kan worden geconcludeerd dat voor relatief stijf materiaal (zand, klei vanaf een volumieke massa vanaf ca. 15 kn/m 3 ) de proef goed met zowel de isotachen- als de NEN methode geïnterpreteerd kan worden. Voor materiaal dat een grote zetting (> 30%) vertoont, heeft de isotacheninterpretatie de voorkeur. Hierbij moet in ogenschouw worden genomen dat bij deze proeven alle monsters tot een effectieve spanning van circa 400 kpa zijn belast, zodat er snel sprake zal zijn van grote zettingen bij slap materiaal. Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 10

15 De uit deze proeven bepaalde stijfheidsparameters (isotachen en NEN) voor boring 152/ zijn weergegeven in Tabel 3.3. monster γ n a b c RR CR Cα kn/m 3 [ ] [ ] [ ] [ ] m/s [ ] 40b d c d d b e b b a c a d a Tabel 3.3 Stijfheidsparameters boring 152/ waarin: γ n a,b,c RR,CR, Cα natte volumieke massa isotachen stijfheidsparameters NEN stijfheidsparameters Bij bovenstaande gegevens moet vermeld worden dat de c-parameter (en dus ook Cα) van monsters 41C, 45B1, 45B2 en 46A niet uit de proef kon worden afgeleid. Deze is berekend door het delen van de b-parameter door 15. De overige, uit de proeven bepaalde parameters van deze boring zijn weergegeven in Tabel 3.4. monster p g σ y p 0 K o,n.c. C k k 0 [kpa] [kpa] [-] [m/s] [-] 40b E-07 40d E-08 41c E-08 42d E-06 43d E-07 44b E-08 44e E-08 45b E-08 45b E-08 46a E-09 48c E-09 49a E-09 49d E-09 50a E-09 Tabel 3.4 Overige parameters boring 152/ waarin: p g grensspanning σ y yield stress p 0 verticale in situ spanning C k doorlatendheidsparameter doorlatendheid bij e=0 (initieel poriegetal) k 0 Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 11

16 K 0;nc horizontale gronddrukcoëfficiënt in het maagdelijke gebied De niet weergegeven parameters konden niet goed bepaald worden. Met betrekking tot de grensspanning was er dan sprake van of een curve zonder duidelijke knik in en/of geen rechte uitloop van de zettingscurve. Met betrekking tot de K0 had deze nog geen constant niveau bereikt aan het einde van de proef. In bijlagen C40D tot en met C50A zijn enkele van deze parameters grafisch weergegeven. De stijfheidsparameters (isotachen en NEN) voor boring 152/ zijn weergegeven in Tabel 3.3. monster γ n a b c RR CR Cα kn/m 3 [ ] [ ] [ ] [ ] m/s [ ] 30a a d d d b b c Tabel 3.5 Stijfheidsparameters boring 152/ Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 12

17 waarin: γ n a,b,c RR,CR, Ca natte volumieke massa isotachen stijfheidsparameters NEN stijfheidsparameters De overige, uit de proeven bepaalde parameters van deze boring zijn weergegeven in Tabel 3.4. monster p g σ y p 0 K o,n.c. C k k 0 [kpa] [kpa] [-] [m/s] [-] 30a E-10 31a E-07 32d E-07 34d E-07 36d E-09 37b E-07 37b E-07 37c E-09 Tabel 3.6 Overige parameters boring 152/ waarin: p g grensspanning σ y yield stress p 0 verticale in situ spanning C k doorlatendheidsparameter k 0 doorlatendheid bij e=0 (initieel poriegetal) horizontale gronddrukcoëfficiënt in het maagdelijke gebied K 0;nc In bijlagen C30A tot en met C37C zijn enkele van deze parameters grafisch weergegeven Beschouwing van de resultaten In dit hoofdstuk zal kort worden ingegaan op de resultaten van de uitgevoerde proeven. Voor een verdere beschouwing wordt verwezen naar het rapport CO /76. In dit rapport zal met name worden ingegaan op de variatie in de gemeten volumieke massa s en de invloed daarvan op de parameters. Zoals in hoofdstuk 2.2 al is aangegeven, zal de volumieke massa zoals die gemeten is van de 20 centimeter stukken uit de boring (de boringmonsters) vergeleken met die bepaald zijn op de in de CRS-apparatuur geteste monsters te samen met een aantal bepalingen met een volumesteekring (de steekringmonsters), lager zijn. In Figuur 3.3 is dit grafisch weergegeven. Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 13

18 20.0 Volumieke massa steekringen [kn/m 3 ] y = x R 2 = x=y Volumieke massa 20 cm monsters [kn/m 3 ] Figuur 3.3 Verschillen in de gemeten volumieke massa Dit verschil zal samenhangen met feit dat de monsters van 20 centimeter hoogte, die direct uit de boringen worden genomen enigszins onregelmatig van vorm zijn. Hoewel op meerdere plaatsen de omtrek wordt gemeten, zal een onregelmatige buitenzijde niet nauwkeurig gemeten kunnen worden. Anderzijds zullen verschillen samenhangen met het feit dat in het geval van de boringmonsters er vaker sprake zal zijn van verschillende grondlagen in één monster, terwijl dit met steekringen veel minder het geval zal zijn. Uit de vergelijking van de in Figuur 3.3 weergegeven regressielijn blijkt dat het verschil gemiddeld 7% bedraagt. Gezien de verwachte hogere nauwkeurigheid van de bepalingen met de steekring, wordt geadviseerd deze resultaten te gebruiken in de berekeningen. In dit rapport wordt dan ook verder uitgegaan van de volumieke massa zoals deze uit de CRS-proeven volgen. In de hierna volgende beschouwing van de resultaten zal met name worden ingegaan op de invloed van variatie in volumieke massa op de stijfheidsparameters, omdat dit van belang zal zijn voor de zettingsberekeningen. In Figuur 2.1 zijn de isotachenparameters b en c uitgezet tegen de volumieke massa van de beproefde monsters. Parameter a blijkt slecht te correleren met de volumieke massa, zodat deze parameter hier buiten beschouwing zal worden gelaten. Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 14

19 Isotachenparameter b [-] y = x R 2 = y = x R 2 = b c Linear (c) Linear (b) Isotachenparameter c [-] Volumieke massa [kn/m3] Figuur 3.4 Relatie tussen volumieke massa van de monsters en de isotachenparameters b en c Uit bovenstaand figuur blijkt dat de isotachenparameters b en c redelijk goed correleren met de volumieke massa van de monsters. Hoe hoger de volumieke massa, hoe kleiner beide parameters (hoe stijver en minder kruipgevoelig het materiaal). Om het gevonden verschil in volumieke massa te vertalen in de stijfheidsparameters kunnen de in Figuur 3.4 weergegeven relaties worden gebruikt om de waarde van de gewenste parameter te berekenen. Indien de parameters b en c op elkaar gedeeld worden volgt de volgende figuur: Verhouding isotachenparameters b/c [-] y = x R 2 = Volumieke massa [kn/m3] Figuur 3.5 Afhankelijkheid van de verhouding tussen b en c en volumieke massa Uit Figuur 3.5 blijkt dat de het verschil tussen b en c groter wordt bij toenemende volumieke massa, hetgeen wil zeggen dat de kruipparameter c in verhouding kleiner wordt bij een Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 15

20 toenemende volumieke massa. Indien de parameter moet worden geschat kan deze relatie worden gebruikt. Bovenstaande beschouwing kan ook voor de NEN-parameters uitgevoerd worden. Ook hierbij wordt de herbelastingsparameter RR, analoog aan de iosotachenparameter a buiten beschouwing gelaten. In Figuur 3.6 is dit weergegeven NEN parameter CR [-] y = x R 2 = y = x R 2 = CR Ca Linear (Ca) Linear (CR) NEN parameter Cα [-] Volumieke massa [kn/m3] Figuur 3.6 Relatie tussen volumieke massa en NEN parameters CR en C α Ook hierbij blijkt een zelfde trend waarneembaar als bij de isotachenparameters. Onder meer als gevolg van het verschil in gebruikte logaritme, is de verhouding tussen de twee parameters anders dan bij de isotachenparameters. In Figuur 3.7 is deze verhouding grafisch weergegeven y = x R 2 = Verhouding NEN parameters CR/Cα [-] Volumieke massa [kn/m3] Figuur 3.7 Afhankelijkheid van de verhouding tussen CR en Cα en volumieke massa Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 16

21 4 Conclusies Uit de in dit rapport beschreven werkzaamheden kan een aantal conclusies worden getrokken: Uit de resultaten van de CRS-proeven blijkt dat met behulp van deze proef het gedrag van de beproefde monster goed en nauwkeurig gemeten te kunnen worden. Naast het feit dat de over het gehele spanningsgebied het gedrag continu wordt gemeten, laat de proef een grote vrijheid in het opgelegde belastingschema toe. Naast belast- en ontlaststappen kunnen tevens relaxatieen kruipstappen op elk gewenst moment worden uitgevoerd. Daarnaast blijkt dat met behulp van de isotachentheorie alle proeven goed geïnterpreteerd kunnen worden. Doordat hierbij de natuurlijke rek wordt gebruikt blijkt de primaire zettingslijn vrijwel recht te lopen, zodat deze met één parameter beschreven kan worden. Indien de lineaire rek wordt gebruikt zoals bij de NEN 5118 het geval is, blijkt deze primaire zettingslijn bij grote zettingen (> 30%) af te buigen, zodat deze dan niet met één parameter beschreven kan worden. Bij kleinere zettingen kunnen beide methoden worden toegepast. De parameters a en b (en CR en Cα, de primaire stijfheid en de kruip) correleren redelijk met de volumieke massa van de beproefde monsters. Correlatiecoëfficiënten groter dan 0.75 (c en Cα) respectievelijk groter dan 0.85 (b en CR) zijn gevonden met de 23 uitgevoerde proeven. De volumieke massa van monster direct uit de boringen blijkt moeilijk te bepalen. Hoogstwaarschijnlijk hangt dit deels samen met het feit dat het oppervlak van de enigszins onregelmatige buitenkant van de boring moeilijk precies te bepalen zijn. De volumieke massa die bepaald is met de volumesteekring resulteren in hogere volumieke massa s (ongeveer 7%). De gevonden verbanden tussen volumieke massa en stijfheid kunnen gebruikt worden om voor dit verschil te compenseren. Projectnummer CO /90 Datum augustus 2002 Pagina 17

22 BIJLAGEN Bijlage Error! No text of specified style in Datum augustus 2002 Pagina 1

23 Pagina: 8 [PAS OP!!!1] Verwijder dit sectie-einde niet!!!

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130