Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Skjuvhållfasthetsbestämning i kohesionsjord: en del av ett utvecklingsprojekt för en ny vingförsöksutrustning
Luleå University of Technology, Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering.
2018 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The report is part of the development project run by Ingenjörsfirman Geotech AB, where some of the field investigations were carried out in collaboration with Bohusgeo AB. The aim of the thesis is to do field investigations with the new Vane Geotech Nova (Nova-vane) equipment, and compare the results with known and proven methods.

The vane test is an in situ method that determines the undrained shear strength, for example for clay soils. Eight tests have been performed with the Nova-vane and they have been compared with the Nilcon-vane, an electronic Nilcon-vane, a CPT-probing and Direct shear tests in the laboratory. Parameter determination has been done with CRS-tests and ordinary laboratory routine examination.

According to earlier research, the time for failure, waiting time and rotational speed are parameters that have been tested in order to know how they affect the evaluated shear strength in clay soils. Previous investigations from 1950 to 1990 show that the parameters mentioned above have a major impact on the evaluated shear strength.

When comparing already known evaluation methods for the undrained shear strength, it has been found that the Nova-vane generates shear strength measurements are far too low. The reason why the Nova-vane shows lower undrained shear strengths than other methods may be due to a number of factors. The analysis of the tests shows that the rotation speed has not been constant, as the rotation is becoming faster and faster, the time to failure varies between a few seconds to several minutes over the recommended time to failure. Another major factor is the deviating angle compared to the vertical plane, the vane has been driven down with.

In the eight tests, the rotational speed has been a difficult parameter to control. The electric engine used, a modified Geotech EVT 2000 electric vane instrument, could only apply different energies and are normally used for 22 mm probe rods. Which specific applied force on the rods generating the correct rotational speed, depends entirely on the properties of the clay. When 36 mm probe rods are used together with the electric engine the rotational speed is even more difficult to control.

According to the SGF recommended standard from 1993 states that the time to failure of a vane test should be between 2 and 4 minutes, from the time the vane is activated. It primarily depends on the speed of rotation, which means that the time for failure was also a difficult parameter to control.

The angle with which the Nova-vane is driven increases with depth to about 30° at 30 meters. While the angle of CPT-probing increases only 5° at 30 meters. The driven angle could have significance to the shear strength, although it is difficult to conclude what kind. The Nova-vane is the only vane borer that can measure which angle it is driven down with. The increasing angle is assumed to depend on the geometry of the instrument and not on the properties of the clay.

The conclusion is that the measurement with the Nova-vane gives lower values than the other methods. However, the range of values proves only small differences down to the depth of 20 meters. The system as a whole is working with an acceptable accuracy, although a stronger engine and a more precise control of the engine speed is needed. More tests have to be done to determine how the Nova-system can be designed and how the investigation should be performed to get equal values as other proven methods. 

Abstract [sv]

Rapporten är en del av ett utvecklingsprojekt som drivs av Ingenjörsfirman Geotech AB, där viss del av fältundersökningar utförts i samarbete med Bohusgeo AB. Examensarbetets roll har varit att utföra fältförsök med den nya vingförsöksutrustningen typ Vane Geotech Nova (Nova-vingsond) för att sedan sammanställa och jämföra resultaten med redan kända och väl beprövade metoder.

Vingförsöksmetoden är en in situ metod som bestämmer den odränerade skjuvhållfastheten i kohesionsjord. Åtta försök med Nova-vingsond har utförts och jämförts med Nilcon-vingar och eldriven Nilcon-vinge samt CPT-sondering och direkta skjuvförsök i laboratorium. Även CRS-försök och rutinundersökning i laboratorium har gjorts, för parameterbestämning.

Enligt undersökningar i tidigare forskning har: tiden till brott, väntetiden och rotationshastigheten varit parametrar som testats för att se hur de påverkar den utvärderade skjuvhållfastheten i lerjordar. Tidigare forskning utförd mellan 1950 och 1990, visar att nämnda parametrar har en stor inverkan på den utvärderade skjuvhållfastheten.

Vid jämförelser mellan Nova-vingsonden och andra utförda försök inom provtagningslokalen ger Nova-vingsonden lägre odränerad skjuvhållfasthet, vilket kan bero på flertalet faktorer. Analysen av försöken påvisar att hastigheten inte har varit konstant utan att rotationen blir allt snabbare, tiden till brott varierar mellan några få sekunder till flera minuter över den rekommenderade tiden till brott. Samt att neddrivningsvinkeln är avvikande från det tänkta vertikalplanet.

I de åtta försöken har rotationshastigheten varit en svårstyrd parameter. Den elektriska rotationsmotorn som har använts är en modifierad Geotech EVT 2000. Den elektriska är dimensionerad för sondstänger med en diameter på 22 mm och har en effektinställning. Vilken rotationshastighet som den specifika effekten genererar beror helt på lerans egenskaper, vilket gör att rotationshastighet är svår att ställa in på rotationsmotorn, speciellt med 36 mm sondstänger.

Tiden till brott för vingförsöksmetoden ska enligt SGF standard från 1993 vara mellan 2 och 4 minuter från dess att vingen aktiverats. Den beror framför allt av rotationshastigheten, vilket medför att även tiden till brott var en svårstyrd parameter.

Nova-vingsonden visar en växande neddrivningsvinkel mot djupet, vid 30 meter cirka 30°, i jämförelse med CTP-sonden som endast ökade med 5° på 30 meter.  Neddrivnings-vinkeln kan ha betydelse för den erhållna skjuvhållfastheten, dock är det en svår att bestämma hur. Nova-vingsonden är den enda vingförsöksmetod som har en lodenhet. CPT-sonden har också en lodenhet, den gav mindre utslag. Neddrivningsvinkeln bero förmodligen på instrumentets geometri och inte på lerans egenskaper.

För att kunna styra rotationshastigheten och på så vis tiden till brott behövs en utvecklad utrustning. Främst krävs en starkare motor som rotationshastgeten går att ställa in på, övriga komponenter anses vara tillräckligt noggranna, dock behöver viss systemutveckling ske.

Slutsatsen blir att de utförda mätningarna med Nova-vingsonden visar lägre resultat än övriga bestämningar. Då det är många parametrar som har inverkan på resultatet, behövs fler undersökningar göras för att fastställa hur Nova-systemet ska konstrueras och hur försök ska utföras för att erhålla likvärdiga resultat som övriga metoder.

Place, publisher, year, edition, pages
2018.
Keywords [sv]
Skjuvspänning, Lera, Vingförsök, Parameterstudie, Nova-log vane
National Category
Geotechnical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-68012OAI: oai:DiVA.org:ltu-68012DiVA, id: diva2:1191647
External cooperation
Bohusgeo AB; Ingejörsfirman Geotech AB
Subject / course
Student thesis, at least 30 credits
Educational program
Civil Engineering, master's level
Presentation
2018-01-19, F343, Luleå tekniska universitet, 97187 Luleå, 09:40 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-04-04 Created: 2018-03-19 Last updated: 2018-04-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(32932 kB)12 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 32932 kBChecksum SHA-512
bbcccbb06d8f35d95335d7b747c0be9a76b709161ce7b755cee7854e04fe09e1dfaa109ae99b4141554087123853fdefb26d40430ee5369457115e1984522d99
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Lundin, Frida
By organisation
Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering
Geotechnical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 12 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 44 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf