UDC 551.311.234:624.131.37:624.131.439 Geotechniek Dit document mag slechts op een standalone PC worden geinstalleerd. Gebruik op een netwerk is alleen. toestaan als een aanvullende licentieovereenkomst voor netwerkgebruik met NEN is afgesloten. This document may only be used on a standalone PC. Use in a network is only permitted when a supplementary license agreement for us in a network with NEN has been concluded. Bepaling van schuifweerstands en vervormingsparameters van grond Triaxiaalproef Geotechnics Determination of shear resistance and deformation parameters of soil Triaxial test M С M С 1 1 "7 NEDERLANDS IM С IN Ol I / NORMALISATIE 1e druk, december 1991 INSTITUUT
Normcommissie 351 06 "Geotechniek" 1992 Nederlands Normalisatieinstituut Behoudens uitzondering door de wet gesteld mag zonder schriftelijke toestemming van het Nederlands Normalisatieinstituut niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van fotokopie, microfilm, opslag in computerbestanden of anderszins, hetgeen ook van toepassing is op gehele of gedeeltelijke bewerking. Hoewel bij deze uitgave de uiterste zorg is nagestreefd, kunnen fouten en onvolledigheden niet geheel worden uitgesloten. Het Nederlands Normalisatieinstituut en/of de leden van de commissies aanvaarden derhalve geen enkele aansprakelijkheid, ook niet voor directe of indirecte schade, ontstaan door of verband houdende met toepassing van door het Nederlands Normalisatieinstituut gepubliceerde uitgaven. Het Nederlands Normalisatieinstituut is met uitsluiting van ieder ander gerechtigd de door derden verschuldigde vergoedingen voor verveelvoudiging te innen en/of daartoe in en buiten rechte op te treden, voor zover deze bevoegdheid niet is overgedragen c.q. rechtens toekomt aan de Stichting Reprorecht. Nederlands Normalisatieinstituut Kalfjeslaan 2, Postbus 5059, 2600 GB telefoon (015) 690 390, telex 38144, telefax (015) 690 190, Postbank 25301 Delft
NEN5117BIZ. 3 Inhoud blz. Inleiding 1 2 3 4 5 6 6.1 6.2 6.3 7 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 9.1 9.2 9.3 11 Onderwerp Toepassingsgebied Definities Grootheden, eenheden en symbolen Beginsel Procedure Algemeen Bepaling schuifweerstands en vervormingsparameters uit VP, UU of CUproeven Bepaling schuifweerstands en vervormingsparameters uit CU of CDproeven Monsterklassering Proefstuk Omstandigheden voor het prepareren Toestellen en hulpmiddelen voor het maken van het proefstuk Afmetingen van het proefstuk Cohesieve proefstukken maken Nietcohesieve proefstukken maken Beschrijving van het proefstuk Bepaling van de initiële massa en afmetingen van het cohesieve proefstuk Vastlegging bezwijkvorm van het proefstuk Bepaling van de massa van het proefstuk na de beproeving Proef Omstandigheden van de beproevingsruimte Toestellen en hulpmiddelen voor het uitvoeren van de proef Werkwijze Verwerking van de meetgegevens Verslag Bijlage A Formules voor de berekeningen bij tabel 9 (normatief) Bijlage В Grafische weergave VP, UU, CU, CDproef (informatief) 4 5 5 5 7 8 9 9 12 12 13 13 13 13 13 14 14 14 16 24 26 27 31
NEN 5117 Biz. 4 Inleiding Met de in NEN 5117 beschreven (laboratorium)proeven kunnen effectieve hoek van inwendige wrijving, effectieve cohesie, ongedraineerde schuif sterkte, prismatische druksterkte en elasticiteitsmodulus worden bepaald. Hiermee zijn schuifweerstands en vervormingseigenschappen van grond vastgelegd, wat van belang is voor het ontwerpen van grondconstructies, grondkerende constructies en funderingen. In bijlage A van NEN 5117 worden bij de berekeningen te gebruiken formules gegeven. Bijlage A behoort tot de eigenlijke normtekst. In bijlage В van NEN 5117 worden voorbeelden gegeven, hoe de proef resultaten per type triaxiaalproef kunnen worden gepresenteerd. Bijlage В behoort niet tot de eigenlijke normtekst. De norm is opgesteld door de normsubcommissie 351 06 03 "Geotechniek Onderzoekmethoden" onder verantwoordelijkheid van de normcommissie 351 06 "Geotechniek". Titels van normen waarnaar normatief is verwezen NEN 54 1989 Geotechniek. Classificatie van onverharde grondmonsters NEN 5119 1991 Geotechniek. Boren en monsterneming in grond.
NEN5117BIZ. 5 Onderwerp Deze norm beschrijft methoden voor de bepaling van schuifweerstands en vervormingsparameters van grond met behulp van de triaxiaalproef. Toepassingsgebied De norm is bedoeld te worden toegepast voor de bepaling van schuifweerstands en vervormingsparameters van met water verzadigde grond, waarbij een cilindrisch proefstuk van grond, uitgaande van een initiële spanningstoestand axiaal wordt belast. De bepaling kan worden uitgevoerd voor zowel een gedraineerde als een ongedraineerde situatie. Definities effectieve hoek van inwendige wrijving (ф')\ schuifweerstandsparameter voor de normaalspanningafhankelijke component van maximale se hu if weerstand op een potentieel afschuifvlak volgens het MohrCoulomb bezwijkcriterium. effectieve cohesie (c' ): schuifweerstandsparameter voor de normaalspanningonafhankelijke component van maximale se hu if weerstand op een potentieel afschuifvlak volgens het MohrCoulomb bezwijkcriterium. Opmerking Het MohrCoulomb bezwijkcriterium wordt in de geotechniek gebruikt voor de bepaling van schuifweerstand van grond als volgt: TR = c' + o' tan ф' TR is de schuifspanning inzake de capaciteit; ф' is de effectieve hoek van inwendige wrijving; c' is de effectieve cohesie; o' is de effectieve normaalspanning. gemobiliseerde effectieve hoek van inwendige wrijving (<p ' e ): schuifweerstandsparameter voor de normaalspanningsafhankelijke component van gemobiliseerde schuifweerstand op een potentieel afschuifvlak volgens het MohrCoulomb bezwijkcriterium. gemobiliseerde effectieve cohesie (c' e ): schuifweerstandsparameter voor de normaalspanningonafhankelijke component van gemobiliseerde schuifweerstand op een potentieel afschuifvlak volgens het MohrCoulomb bezwijkcriterium. axiale rek tijdens de belastingsfase (еь)' proportionele lengteverandering van een cilindrisch proefstuk onder invloed van een belasting gedefinieerd als: e b = Ahb/h c b is de axiale rek tijdens de belastingsfase; А/7ь is de verandering van de proefstukhoogte tijdens de belastingsfase; is de proefstukhoogte na de consolidatiefase. h c 0Д # 0Z? C ^k V initieel V na consolidatie tijdens belasten Figuur 1 Aanname voor de berekening van de spanningen in de vervormde doorsnede Opmerkingen 1. Axiale rek in geval van compressie wordt als positief gedefinieerd. 2. Voor VP en U Uproeven geldt h c = h\
NEN5117BIZ.6 3.6 belastingsdoorsnede (A^): gemiddelde waarde van de proefstukdoorsnede tijdens de belastingsfase, gerelateerd aan de axiale rek tijdens de belastingsfase (e^) volgens de aanname in figuur 1; gedefinieerd als: b c. 1 + AV b /V c 1 e b Ль is de belastingsdoorsnede van het proefstukke is de proefstukdoorsnede na de consolidatiefase; Al/b is de verandering van het proefstukvolume tijdens de belastingsfase; V c is het proefstukvolume na de consolidatiefase; b is de axiale rek tijdens de belastingsfase. Opmerking 1. Indien tijdens de belastingsfase een duidelijk zichtbare uitstulping in het proefstuk ontstaan is, dan verdient het aanbeveling de omtrek van de uitstulping op te meten en te gebruiken om een correctie op de berekening van A^ uit te voeren. 2. A Vb wordt als positief gedefinieerd bij uitpersing van water. 3.7 axiale reksnelheid (v)\ axiale rek per eenheid van tijd tijdens de belastingsfase gedefinieerd als: л, ш d(a/7b) b is de axiale rek tijdens de belastingsfase; А/?ь is de verandering van de proefstukhoogte tijdens de belastingsfase; is de proefstukhoogte na de consolidatiefase. h c Voor VP en UUproeven geldt h c = h\ 3.8 poriënwateroverspanning {Au): waterspanningsverhoging ten opzichte van de opgelegde verzadigingsdruk. 3.9 verzadigingsdruk(им): aan de poriënwaterspanning en deceldrukopte leggen drukverhoging om het proefstuk beter te verzadigen. 3. verzadigingsfase: fase in het begin van de uitvoering van CD en CUproeven om het proefstuk beter te verzadigen. 3.11 consolidatiefase:fase bij CD en CUproeven, die na de verzadigingsfase wordt uitgevoerd en dient om de korrelspanning in het proefstuk gelijkte maken aan een vastgestelde uitgangstoestand. 3.12 belastingsfase:fase waarin het proefstuk axiaal wordt belast, totdat een bepaald stopcriterium van toepassing is. 3.13 deviatorspanning (q): verschil tussen de axiale spanning in de hoofdasrichting 1, en de radiale spanning in de hoofdasrichting 3 gecorrigeerd voor de belastingsdoorsnede van het proefstuk. 3.14 axiale deviatorbelasting (F): de met een belastingstoestel aangebrachte axiale kracht op het proefstuk. 3.15 bezwijkdeviatorspanning (g u ): deviatorspanning die optreedt tijdens bezwijken van het proefstuk gedefinieerd als: de maximale waarde van het quotiënt van de axiale deviatorbelasting en de belastingsdoorsnede van het proefstuk. Indien geen maximale waarde wordt bereikt geldt de deviatorspanning die optreedt bij het stopcriterium. 3.16 prismatische drukspanning (q u;p ): maximale deviatorspanning in het proefstuk tijdens de belastingsfase van een VPproef te berekenen uit de maximale waarde van het quotiënt van de maximale axiale deviatorbelasting en de belastingsdoorsnede van het proefstuk. 3.17 ongedraineerde schuifsterkte ( f U ndr) : se hu if weerstand van een proefstuk van cohesieve grond tijdens bezwijken onder ongedraineerde omstandigheden. 3.18 verzadigingsfactor (B)\ quotiënt van de poriënwateroverspanning in het proefstuk ten gevolge van een aangebrachte celdruksverhoging tijdens de verzadigingsfase van CD en CUproeven. 3.19 consolidatiespanning(o' c ): verschil tussen de celdruk (u ce \) en de verzadigingsdruk (ivbk) tijdens de consolidatiefase. 3.20 gedraineerde (secant)elasticiteitsmodulus (E'^0): quotiënt van 50 % van de bezwijkdeviatorspanning in het proefstuk onder gedraineerde omstandigheden en de daarbijbehorende axiale rek tijdens de belastingsfase. 3.21 ongedraineerde (secant)elasticiteitsmodulus (E U ndr;50> : quotiënt van 50 % van de bezwijkdeviatorspanning in het proefstuk onder ongedraineerde omstandigheden en de daarbijbehorende axiale rek tijdens de belastingsfase. 3.22 ééntrapsprocedure: het uitvoeren van één belastingstrap op één proefstuk. 3.23 meertrapsprocedure: het uitvoeren van drie belastingstrappen op één proefstuk. 3.24 enkeltrapsprocedure: het uitvoeren van drie ééntrapsprocedures op gelijkwaardige proefstukken.
NEN5117BIZ.7 Grootheden, eenheden en symbolen De volgende grootheden met hun symbolen en eenheden worden in deze norm gebruikt. symbool naam grootheid eenheid a hulpconstante Ль belastingsdoorsnede van het proefstuk mm 2 A c proefstukdoorsnede na de consolidatiefase mm 2 as hulpconstante voor een gespecificeerde axiale rek tijdens de belastingsfase e^ b hulpconstante Ц. hulpconstante voor een gespecificeerde axiale rek tijdens de belastingsfase e^ В verzadigingsfactor ßo aanvangsverzadigingsfactor ßi verzadigingsfactor bij verzadiging met toevoer van water c' effectieve cohesie c' gemobiliseerde effectieve cohesie Db aanname voor de waarde van de proefstukmiddellijn tijdens de belastingsfase mm D c proefstukmiddellijn na de consolidatiefase mm Dj initiële proefstukmiddellijn mm d m dikte van het membraan mm '50 gedraineerde elasticiteitsmodulus bij 50 % van de bezwijkdeviatorspanning MPa E m elasticiteitsmodulus van het membraan MPa undr;50 ongedraineerde elasticiteitsmodulus bij 50 % van de bezwijkdeviatorspanning. MPa F axiale deviatorbelasting N fundr ongedraineerde schuifsterkte h b proefstukhoogte tijdens de belastingsfase mm h c proefstukhoogte na de consolidatiefase mm h e proefstukhoogte na de beproeving mm h\ initiële proefstukhoogte mm /7 p;c is de lengte van de belastingsplunjer buiten de drukcel na de consolidatiefase mm ft P ;j initiële lengte van de belastingsplunjer buiten de drukcel mm А/7ь verandering van de proefstukhoogte tijdens de belastingsfase mm A/7 C verandering van de proefstukhoogte tijdens de consolidatiefase mm /Cf belastingscapaciteit van het filtreerstrokenpapier mdr massa van het proefstuk na droging van het proefstuk g m e massa van het proefstuk na de beproeving g m\ initiële massa van het proefstuk g Pf oppervlakte van het filtreerstrokenpapier mm 2 P factor voor drainage omstandigheden bij een CUproef p' gemiddelde effectieve grondspanning voor de hoofdasrichtingen; p' = 1/3. (& л + o'2 + &3) Q factor voor drainageomstandigheden bij een CDproef q deviatorspanning QAh deviatorspanning voor/?ь 0,25 mm Aq verandering van de deviatorspanning tijdens de belastingsfase voor Ah b = 0,25 mm. Q U bezwijkdeviatorspanning Qu;p prismatische drukspanning bij een VPproef s' hulpvariabele; s' = \o'<\ + а'з)/2 s' u hulpvariabele s' u = 1/3. (s' u; i + s' u; 2 + s' u; 3) s' u; i hulpvariabele s' voor bezwijken van het proefstuk tijdens de belastingsfase 1 s' u; 2 hulpvariabele s' voor bezwijken van het proefstuk tijdens de belastingsfase 2 s'u'з hulpvariabele s' voor bezwijken van het proefstuk tijdens de belastingsfase 3 s' e hulpvariabele s' e = 1/3. (s' e; i + s' E; 2 + 5' е; з) s' e; i hulpvariabele s'voor een gespecificeerde axiale rek tijdens de belastingsfase eb tijdens de belastingsfase 1 S' ;2 hulpvariabele s'voor een gespecificeerde axiale rek tijdens de belastingsfase b tijdens de belastingsfase 2 S ;3 hulpvariabele s'voor een gespecificeerde axiale rek tijdens de belastingsfase b tijdens de belastingsfase 3 t tijd mm t hulpvariabele; t = (o<[ аз)/2 t u hulpvariabele; f u = 1/3. (f u;1 + f u;2 + f U ;3> f u;1 hulpvariabele f voor bezwijken van het proefstuk tijdens de belastingsfase 1 f u 2 hulpvariabele f voor bezwijken van het proefstuk tijdens de belastingsfase 2 f u; 3 hulpvariabele f voor bezwijken van het proefstuk tijdens de belastingsfase 3 t E hulpvariabele t = 1/3. (f e; i + t t 2 + *е;з) f ;1 hulpvariabele f voor een gespecificeerde axiale rek tijdens de belastingsfase ь tijdens de belastingsfase 1 t t 2 hulpvariabele f voor een gespecificeerde axiale rek tijdens de belastingsfase еъ tijdens de belastingsfase 2
NEN5117BIZ.8 t ;з hulpvariabele f voor een gespecificeerde axiale rek tijdens de belastingsfase b tijdens de belastingsfase 3 f<ioo consolidatietijd min Af sat tijdsinterval van ten minste 30 min tijdens de verzadigingsfase min и poriënwaterspanning UQ poriënwaterspanning tengevolge van de aangebrachte celdruk L/b poriënwaterspanning tijdens de belastingsfase Цэк verzadigingsdruk u ce \ celdruk Au poriënwateroverspanning Au=uu^ Aü poriënwateroverspanning ten gevolge van de aangebrachte celdruksverhoging tijdens de verzadigingsfase Au ce i verhoging van de celdruk V c proefstukvolume na de consolidatiefase mm 3 V\ initiële proefstukvolume mm 3 l/b proefstukvolume tijdens de belastingsfase mm 3 АЦэ verandering van het proefstukvolume tijdens de belastingsfase mm 3 AV C verandering van het proefstukvolume tijdens de consolidatiefase mm 3 A^sat verandering van het volume van het door het proefstuk opgenomen water tijdens de verzadigingsfase per tijdseenheid van ten minste 30 minuten mm 3 v axiale reksnelheid %/h toe max passen maximale axiale reksnelheid %/h w e vochtgehalte na de beproeving %(m/m) w\ initiële vochtgehalte %(m/m) Af correctiewaarde voor de deviatorspanning t.g.v. het wapenende effect van het filtreerstrokenpapier Am correctiewaarde voor de deviatorspanning t.g.v. de membraanstijfheid b axiale rek tijdens de belastingsfase % b;50 axiale rek tijdens de belastingsfase bij 50 % van de bezwijkdeviatorspanning % s u axiale bezwijkrek % u; d rekenwaarde van de axiale bezwijkrek % ф' effectieve hoek van inwendige wrijving <p' e gemobiliseerde effectieve hoek van inwendige wrijving o' effectieve normaalspanning o<\ grondspanning in de axiale hoofdasrichting 1 1 ) #2 grondspanning in de radiale hoofdasrichting 2 1 ) аз grondspanning in de radiale hoofdasrichting 3 1 ) <7c consolidatiespanning TR schuifspanning inzake de capaciteit Qd r volumieke massa van het proefstuk na droging van het proefstuk kg/m 3 >, initiële volumieke massa van het proefstuk kg/m 3 1 ) Indien bij het symbool o een apostrof staat {o' ) dan gaat het om een effectieve spanning (korrelspanning) Beginsel Een cilindrisch proefstuk van grond wordt in een afgesloten rubber membraan in een drukcel geplaatst en vervolgens axiaalsymmetrisch belast met een constante axiale reksnelheid. De radiale spanningen 0 2 en a 3 zijn gelijk. De axiale verticale spanning о л bestaat uit de component van de alzijdige druk vermeerderd met de verticaal op het proefstuk uitgeoefende spanning door de belastingsplunjer (zie figuur 2). In de norm worden vier typen triaxiaalproeven onderscheiden met betrekking tot spannings en drainagecondities: de vrije prismaproef op een verzadigd ongeroerd cohesief proefstuk (VPproef) de ongeconsolideerde, ongedraineerde proef op een verzadigd ongeroerd cohesief proefstuk (UUproef) de geconsolideerde, ongedraineerde proef op een verzadigd ongeroerd cohesief proefstuk (CUproef) de geconsolideerde, gedraineerde proef op een geprepareerd verzadigd nietcohesief proefstuk (CDproef) Tijdens de belastingsfase van de triaxiaalproef worden in het algemeen de axiale vervorming, de celdruk, en de axiale deviatorbelasting op het proefstuk gemeten. Bovendien wordt bij de CUproef de poriënwaterspanning gemeten en bij de CDproef de volumeverandering.
NEN 5117Biz. 9 *ï c7<l ^2 = ^3 Figuur 2 Spanningen op een proefstuk in de 3 hoofdasrichtingen Opmerkingen 1. Naast de uitvoeringswijze, waarbij onder een gelijkblijvende radiale spanningsconditie het proefstuk axiaal wordt belast kunnen ook de volgende varianten worden uitgevoerd, zoals: a. Uitvoering door onder een aangebrachte, gelijkblijvende axiale spanningsconditie het proefstuk radiaal te belasten. b. Uitvoering door onder een aangebrachte, gelijkblijvende axiale spanningsconditie het proefstuk radiaal te ontlasten. 2. Ook kunnen andere varianten van typen proefstuk en verzadigingsgraad worden uitgevoerd. In tabel 1 zijn voor elk type triaxiaalproef, de kenmerkende parameters weergegeven. Tabel 1 Kenmerkende parameters voor typen triaxiaalproef ptype triaxiaalproef VP UU CU CU CU CD CD uitvoeringsprocedure ééntraps ééntraps ééntraps enkeltraps meertraps enkeltraps meertraps Qu;p 'undr te bepalen parameters c' Ф' undr;50 '50 Q U ;P is de prismatische drukspanning; fundr ' s de ongedraineerde schuif sterkte; ф' is de effectieve hoek van inwendige wrijving; c' is de effectieve cohesie; undr;50 > s de ongedraineerde elasticiteitsmodulus bij 50 % van de bezwijkdeviatorspanning; '50 is de gedraineerde elasticiteitsmodulus bij 50 % van de bezwijkdeviatorspanning. Opmerking De waarden van de op gelijkwaardige proefstukken bepaalde parameters zijn afhankelijk van het type proef en de uitvoeringsprocedure. Belangrijke verschillen kunnen worden veroorzaakt door verschillen in bezwijkcriteria, en randvoorwaarden zoals spannings, vervormings en drainagecondities. 6 Procedure 6.1 Algemeen De volgende randvoorwaarden moeten worden vastgesteld: het type proef; de uitvoeringswijze voor CU en CDproeven; de afmetingen van het proefstuk; de initiële droge volumieke massa van het proefstuk voor een CDproef; de celdruk voor een UUproef; de consolidatiespanningen voor CU en CDproeven. Opmerking De randvoorwaarden zijn afhankelijk van de te bepalen parameters en de te onderzoeken spannings, vervormings en drainagecondities.
Bestelformulier Stuur naar: NEN Standards Products & Services t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 214 2600 WB Delft NEN Standards Products & Services Postbus 5059 2600 GB Delft Vlinderweg 6 2623 A Delft Ja, ik bestel ex. NEN 5117:1991 nl Geotechniek Bepaling van de schuifweerstandsen vervormingsparameters van grond Triaxiaalproef 41.00 T (015) 2 690 390 F (015) 2 690 271 www.nen.nl/normshop Wilt u deze norm in PDFformaat? Deze bestelt u eenvoudig via www.nen.nl/normshop Gratis emailnieuwsbrieven Wilt u op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van normen, normalisatie en regelgeving? Neem dan een gratis abonnement op een van onze emailnieuwsbrieven. www.nen.nl/nieuwsbrieven Gegevens Bedrijf / Instelling T.a.v. O M O V Email Klantnummer NEN Uw ordernummer BTW nummer Postbus / Adres Postcode Plaats Telefoon Fax Factuuradres (indien dit afwijkt van bovenstaand adres) Postbus / Adres Postcode Plaats Datum Handtekening Retourneren Fax: 015 2 690 271 Email: klantenservice@nen.nl Post: NEN Standards Products & Services, t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 214, 2600 WB Delft (geen postzegel nodig). Voorwaarden De prijzen zijn geldig tot 31 december 2018, tenzij anders aangegeven. Alle prijzen zijn excl. btw, verzend en handelingskosten en onder voorbehoud bij o.m. ISO en IECnormen. Bestelt u via de normshop een pdf, dan betaalt u geen handeling en verzendkosten. Meer informatie: telefoon 015 2 690 391, dagelijks van 8.30 tot 17.00 uur. Wijzigingen en typefouten in teksten en prijsinformatie voorbehouden. U kunt onze algemene voorwaarden terugvinden op: www.nen.nl/leveringsvoorwaarden. LEREN, WERKEN EN GROEIEN MET NEN preview 2018