NO165216B - Fremgangsmaate for testing av jord, samt jordtestingssonde. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse har generell befatning med metod-

er for jordbunnprøving og vedrører spesielt fremgangsmåter for testing av jordbunn i tilknytning til forstyrrelsesoverføring til en gjenstand som er innleiret i jorden, for bedømmelse av gjenstandens og jordbunnens reaksjon på en slik belastning.

Det er ofte viktig å kunne foreta bedømmelse, ihvertfall anslagsvis, av en jordbunns motstand mot flyting, dens forvit-ringskarakteristika, dens skjærmodul ved moderat skyvedeformer-ing og dens dynamiske skjærmoduls variasjon med skyvedeformeringen. Flyting betegner en gjennomvætet jordbunns totale tap av stivhet og styrke, grunnet øket porevanntrykk som kan skyldes periodisk belastning. Forvitring betegner en reduksjon i stivhet som likeledes skyldes øket porevanntrykk på grunn av periodisk belastning. Forvitring vil eventuelt kunne resultere i flyting, avhengig av jordbunnens type og tilstand. Skjærmodul er grunnbetegnelsen på en jordbunns skjærfasthet. En jordbunns skjærmodul er generelt en funksjon av skyvedeformeringen. De fleste jordarter viser således redusert stivhet ved økende de-formering ved jevnt økende belastning.

Nevnte egenskaper danner vanligvis det nødvendige grunnlag for analyser som gjør det mulig å forutsi et byggefelts eller et fundamentkonstruksjonssystems reaksjon på dynamisk belastning som følge av jordskjelv, havbølger eller mekaniske vibrasjoner. Disse egenskaper er som regel blitt bestemt ved laboratoriefor-søk med prøver som er hentet fra et byggefelt, eller ved testing på stedet.

Laboratorietesting av jordprøver er forbundet med en rekke problemer. Særlig vil opphentingen av en prøve, transporteringen av denne til et laboratorium og klargjøringen av prøven for testing kunne'medføre slik forstyrrelse av prøvens opprinnelige tilstand, at prøveresultatene må anses som usikre. I mange tilfeller er det dessuten forbundet med vanskeligheter å gjenskape det opprinnelige markmiljø (spenningstilstanden) for prøven, fordi det ofte vil være vanskelig og kostbart å definere miljøet,

og fordi den typiske laboratorieprøvingsapparatur har begrenset mulighet til å gjenskape miljøforhold. Da det ikke er mulig å gjøre nøyaktig rede for de miljømessige faktorer, vil dette være en ytterligere årsak til feil ved laboratorieforsøk. Sikker hensyntaking til disse forstyrrelser og miljøforhold kan resul-

tere i altfor kostbare konstruksjoner.

Jordfesting på stedet er likeledes forbundet med flere problemer, Flytingsmotstanden blir i marken vanligvis bestemt ved en penetrasjonstest. Som oftest blir en sonde med lukket ende nedpresset i marken med regulert, langsom hastighet, og simulerer derved statisk, ikke-periodisk belastning, men forårsaker samtidig alvorlig svekkelse i den lokale jordbunn, eller en sylinder blir neddrevet i marken med kraftige slag, hvilket og-så medfører alvorlig og øyeblikkelig svekkelse i jordbunnen nærmest sylinderen. Jordbunnens flytingsmotstand bedømmes ut fra sondens eller sylinderens neddrivingsmotstand. Ingen av disse forsøk har tilknytning til den type av belastning som vanligvis fremkalles av jordskjelv eller havbølger, som er de kjente hovedårsaker til jordflyting.

Jordskjelv og havbølger vil generelt frembringe en belastning med en lavere amplityde; som ikke fremkaller spenninger av en størrelsesorden som vil medføre alvorlig og øyeblikkelig svekkelse. Jordbunnen blir istedet påvirket av spenninger med lavere amplityde i flere perioder. Under hver periode oppmykes jordbunnen i økende grad, og jordflyting vil bare inntre etter flere perioder. De opptredende fenomen ved penetrasjonstesting avviker følgelig fra dem som er av virkelig interesse, og gyldigheten av den antatte sammenheng mellom flytingsmotstanden og ned-drivingsmotstanden kan derfor trekkes i tvil.

Det faktum at de ønskede belastninger ikke reproduseres under penetrasjonsprøver medfører andre problemer. En rekke felles faktorer såsom alder, spenningstilstand, spenningshisto-rie m.v. innvirker betydelig både på flytingsmotstanden og på et objekts motstand mot penetrering,. Det er imidlertid usann-synlig at innvirkningen av disse faktorer er den samme for flytingsmotstanden som for penetreringsmotstanden. Dette reiser igjen et spørsmål om gyldigheten av en korrelasjon mellom flytingsmotstand og penetreringsmotstand. De i utstrakt grad be-nyttede korrelasjoner mellom flytings- og neddrivingsmotstand er, som følge av de ovennevnte utsikkerhetsfaktorer, bevisst meget sikkerhetsbetonet og kan resultere i kostbare utforminger av hovedkonstruksjoner.

Det kan dessuten ikke foretas korrelasjoner for samtlige

av de ulike jordbunntyper som kan ha tendens til flyting.

Usikkerhetsgraden øker ytterligere ved bedømmelse av flytingsmotstanden på grunnlag av penetrasjonsprøving i et byggefelt, bestående av jordarter som tidligere ikke har gjennomgått testing av betydning. En annen ulempe ved slik penetrasjonsprøving på stedet er at testing av denne type ikke uten videre gir de opplysninger som kreves for de grundigere analyser som ofte er nødvendige for studier av mark- og fundamentreaksjoner.

Selv om testing på stedet, for bestemmelse av nedbrytnings-karakteristika, ikke er benyttet i større utstrekning, har en rekke forsøk, utført på stedet, funnet anvendelse for bestemmelse av den dynamiske skjærmotstand og, i mindre grad, dens variasjon med skyvedeformasjon. Disse forsøk innbefatter bølge-forplantningstester, fundamentresonanstester og hullsondetester. Det eksisterer flere forskjellige metoder for måling av bølge-forplantning. Ved hjelp av disse metoder kan jordartens skjærmodul bestemmes ut fra målte bølgeparametere, såsom bølgehastig-het eller bølgelengde. Hver av disse metoder har sine begrens-ninger eller ulemper. En metode, "seismisk krysshulltesting" betinger to eller flere borehull med føleranordninger, og en underjordisk eksiteringskilde, og blir derfor relativt kostbar for testing i et normalt miljø, og vanskelig å bruke i et kyst-farvannsmiljø. Den andre metode, "seismisk hulltesting", krever bare ett borehull, men er begrenset til målinger ved meget lav spenningsamplityde. En tredje metode, "seismisk refraksjon", kan gi utilstrekkelig definisjon av lagdelingen ved byggefelt med ulike og vekslende jordlag. En fjerde metode, basert på opprettelse av overflatebølger, nødvendiggjør bruk av stordimen-sjonert utstyrt, for definering av lagformasjonen ned til dybder av aktuell interesse.

Ved fundamentresonanstesting, for bestemmelse av dynamisk skjærmodul, blir et fundament på overflaten vibrert, for fast-legging av dets resonansfrekvens. Med denne prosess kan bare skjærmodulen nær overflaten bedømmes. Det vil imidlertid som regel være ønskelig å innhente karakteristika fra sonen under overflaten.

Det er kjent flere forsøksmetoder for måling av skjærmodul. Ved én av disse måles skjærmodulen for veggene i borehull. Materialet langs borehullveggen kan være meget forstyrret grunnet borevirksomheten, og kan gi resultater som ikke er represen-tative for uforstyrret jordbunn. Det antas at det vil være vanskelig å foreta målinger i et f6ret borehull ved anvendelse av denne metode. En annen forsøksmetode, kjent fra US patentskrift 3 643 498, har samme muligheter, forbundet med potensielle problemer. Den anvendte sonde kan også neddrives under borehullbunnen, men dette utstyr vil sannsynligvis forskyve en betydelig mengde jord nærmest måleområdet. Den jordsone som har størst innvirkning på målingene, vil med sannsynlighet forstyrres i høy grad og derved i viss utstrekning være urepresentativ for den uforstyrrede jordbunn. Som ytterligere eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes US patentskrif-ter nr. 2 993 367 og 4 353 247, samt GB patentskrift nr. 771 540. Heller ikke sistnevnte skrifter bidrar til noen vesentlig løsning av ovennevnte problemer og ulemper ved den teknikk som hittil er blitt anvendt for testing av jord. Formålet med foreliggende oppfinnelse er følgelig å komme frem til en slik løsning, og dette oppnås; ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte for testing av jordbunn, som angitt, i det etterfølgende selvstendige krav 1, og en. jordtestingssonde, som angitt i det etterfølgende selvstendige- krav 8. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige., uselv-stendige krav.

Oppfinnelsen går mao ut på et tosylindersystem som er innrettet for testing av jordbunnen mellom den indre og ytre sylinder. Jorden innføres sentralt i den indre sylinder på en slik måte at den befinner seg i avstand fra denne. Derved har den ingen effekt på jorden mellom sylindrene, som skal testes. Nærmere bestemt kan de fordeler som oppnås ved oppfinnelsen omtales som følger: Minimal jordbunnsforstyrrelse på grunn av forsøkssonden, opprettholdelse av originalmiljøet for jordprøven, testing på stedet under anvendelse av belastninger som kan jevnføres med dem som forekommer under de virkelige hendelser som forårsaker jordbunnssvekkelse, og motstandsevne mot flyting, forringelseskarakteristika, skjærmodul og skjærmodulehs ikke-lineære variasjon med skyvedeformasjonen. Det ville videre være fordelaktig dersom en slik anordning lettvint kunne muliggjøre mengdebestemmelse av naturfenomen såsom jordflyting og forvitring.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori:

Figur 1 viser et fremre vertikalriss, delvis i snitt,

av en anordning ifølge foreliggende oppfinnelse, som er anbragt i bunnen av et borehull.

Figur 2 viser et forstørret, skjematisk delsnitt, generelt

langs linjen 2-2 i figur 1.

Figur 3 viser et meget forstørret delsnitt, generelt langs

linjen 3-3 i figur 1.

Figur 4 viser en grafisk fremstilling av typiske testings-eksiteringer og reaksjoner.

I tegningene, hvor like deler er betegnet med samme hen-visningstall i de ulike riss, er det vist et jordtestings-apparat 10 som omfatter et regulerings-, registrerings-, analy-serings- og beregningspanel 12, en reaksjonsramme 14, et stivt rør 16 og en sonde 18. Det bør bemerkes at selv ora oppfinnelsen er illustrert i tilknytning til en anordning med stivt rør, kan den også komme til anvendelse i tilknytning til en fleksibel stålkabel i en vanlig borstreng, eller i ulike utforminger som ikke er bestemt for bruk i borehuller. I den viste versjon med stivt rør er det anordnet strømforbindelser mellom forskjellige følere i sonden 18 og panelet 12, og sonden 18 kan beveges i oppad- eller nedadgående retning ved hjelp av reaksjonsrammen 14 som er plassert på overflaten. Det bør bemerkes at forskyvningskraften kan overføres ved bruk av andre, konvensjonelle borehullmetoder i forbindelse med en konvensjonell borstreng,

og at forskyvningskraften, ved anvendelse av en fleksibel stålkabel istedenfor det viste, stive system, vil kunne tilføres ved sondens plasseringssted. I andre utførelsesformer av oppfinnelsen er det opprettet strømforbindelse mellom ulike følere i sonden 18 og kontrollpanelet 12.

Som vist i figur 2, omfatter sonden 18 to adskilte og konsentriske sylindere 20 og 22, et overflatekomprimerings-aggregat 24, en følerseksjon 26, et drivverk 28 og et apparatkammer 32

som samtlige er anordnet ovenfor hverandre for å kunne innføres i et borehull eller et annet, trangt rom. Apparatkammeret 32

kan inneholde konvensjonelt, elektronisk utstyr for opprettelse av signalforbindelse mellom panelet 12, følerseksjonen 26 og drivverket 28. Drivverket 28 er av en vanlig type, med reguler-bart brytningsmoment eller regulerbar vinkelforskyvning, som er forbundet med en drivaksel 34 som i sin tur er forbundet med den indre sylinder 20.

Ved anvendelse av en vanlig borstreng kan det benyttes et forbindelsessystem for sammenkobling av sonden 18 med en borkrone. De nødvendige krefter for innpressing av sonden i marken og for fjerning av sonden blir på denne måte overført gjennom borstrengen. Denne fremgangsmåte gjør det mulig å anvende sonden uten demontering av noen del av borstrengen. Et egnet sammen-koblingssystem er kjent fra U.S.-patentskrift 3.709.031, hvortil det henvises.

Som det fremgår av figur 3, omfatter følerseksjonen 26 et par bevegelsestransduktorer 36 og en torsjonsbelastningscelle 40. Torsjonsbelastningscellen 40 som kan bestå av en gruppe spenningsmålere, er anordnet for måling av det vridningsmoment som overføres gjennom drivakselen 34 til innersylinderen 20. Belastningscellen 40 kan innbefatte et par følere av forskjellige følsomhetsgrader for ulike testingsamplityder. Rotasjons-bevegelsen av sylinderen 20 i avhengighet av påvirkningen fra drivverket 28 måles av bevegelsestransduktorene 36. Hver trans-duktor 36 kan med fordel innbefatte et par følere, hvorav den ene er en lavsensitivitetsføler for anvendelse i tilknytning til høye amplityder og den annen er en høysensitivitetsføler for anvendelse ved lave amplityder. Enhver dreiebevegelse som på-føres den relative stasjonære yttersylinder 22, måles av bevegelsestransduktorene 38.

Strømledningene 42 fra transduktorene 36 og belastningscellen 40 og andre følere som er beskrevet i det etterfølgende, krysser mellom den roterbare drivakselforlengelse 44 og det stasjonære ytterhus 46. Det er derfor anordnet børster 48, for å sikre kontinuerlig strømforbindelse. For å oppnå glatt rota-sjon mellom roterende og ikke-roterende deler, er det anordnet lagre 50.

Overflatekomprimeringsaggregatet 24 innbefatter et ringformet kammer 52 med åpen overende, som er passende oppfylt med

et fluidum, eksempelvis olje, som vist ved 54. I ytterveggen av det ringformede kammer 52 er det anordnet et kilespor 56 som for-løper langs en skrueformet kile 58 på ytterhuset 46. Når kammeret 52 beveges langs midtaksen for anordningen 10, vil kammeret 52 samtidig dreies om denne midtakse. Trykket i kammeret 52 kan justeres ved tilføring eller avleding av hydraulisk væske gjennom væskeledningen 60. Da det i forlengelsen 44 er anordnet en ringformet åpning 62 hvorigjennom væskeledningen 60 er innført, vil det alltid kunne opprettes væskeforbindelse fra kammeret 52 til en øvre forlengelse av væskeledningen 60.

Som reaksjon på det økte væsketrykk i kammeret 52 vil det ringformede kammer 52 dreies om en vertikalakse på den skrue-formede kile 58 ved hjelp av sitt kilespor 56 som forløper skrueformet nedad mot den frie ende av sonden 18. Undersiden 64 av kammeret 52 kan med fordel være rugjort. Videre står en trykk-transduktor 66 i forbindelse med kammeret 52 for opprettelse av tilbakekobling vedrørende trykket i kammeret 52. Kammeret 52 avtettes av et ringformet parti 68 av ytterhuset 46, som strekker seg nedad i kammeret 52 og hvis anleggsflater er forbundet med ringformede pakninger 70.

En sylindrisk skjermplate 72 strekker seg nedad mellom innersylinderen 20 og overflatekomprimeringsaggregatet 24. Den sylindriske skjermplate 72 er forbundet med ytterhuset 46 og er derfor relativt stasjonær og danner en konsentrisk flate som om-gir innersylinderen 20 som kan rotere innenfor flaten. Det er ved den nedre ende mellom skjermplaten' 72 og sylinderen 20 anbragt en pakning 74 som forhindrer inntrengning av jord og vann i den friksjonsløse sone mellom sylinderen 20 og skjermplaten 72.

Yttersylinderen 22 er likeledes fastgjort til ytterhuset 46 og er derfor relativt stasjonær. Et antall utadragende vinger 76 er perifert fordelt rundt yttersiden av sylinderen 22 og strekker seg aksialt i anordningens 10 lengderetning, for ytterligere immobilisering av sylinderen 22. Den frie ende 78 av yttersylinderen 22 er spisset på yttersiden for å lette inntrengningen i marken og redusere forstyrrelsen av den testede jordbunn mellom de to sylindere 20 og 22.

Innersylinderen 20 sem kan strekke- seg oppad over overf latekompri-meringsaggregatet 24, kan følgelig ha em større totallengde, jevn-ført med det parti av yttersylinderen! 2'2! som. bringes: i kontakt med jordprøven. Den øvre forlengelse av rommet 80- står i forbindelse med en utløpsåpning (ikke vist) ved hjelp av et rør 81 som strekker seg oppad gjennom sonden 18. Det øvre parti 82 av innersylinderen 20 er forsenket i tilpasning til den sylindriske skjermplate 72. Innersylinderen 20 kan derved dreies i forhold til den sylindriske skjermplate 72 ved hjelp av drivakselen 34. Endepartiet 84 av innersylidneren 20 innbefatter innadragende, innadskrånende skjæreflater 86 som letter inntrengningen i marken og dessuten reduserer forstyrrelsen av jordprøven.

Innerveggen 92 av innersylinderen 20 er fortrinnsvis forsynt med en lavfriksjons- eller lavmodulforing, f. eks. av Teflon. Ytterveggen 94 kan om ønskelig innbefatte et rugjort flateparti som vil øke friksjonsvedheftingen mellom jorden og ytterveggen 94.

I innersylinderen 20 og yttersylinderen 22 kan det i langs-gående retning være innmontert totalspenningsfølere 96 og porevanntrykk- transduktorer 98. Følere 96 og transduktorene 98 er utformet for opprettholdelse av den sylindriske geometri. Transduktorene kan være' forbundet med kabler som strekker seg oppad gjennom yttermantelen. 46 og ender i apparatkammeret 32. Følerne 96 og transduktorene 9-8 på sylindrene 20 og 22 kan med fordel være anordnet rett overfor hverandre. Videre kan det på den øvre ende av yttersylinderen 22 være anbragt en filtersten 102. Vann som er innestengt mellom yttersylinderen 22 og den konsentriske innersylinder 20, kan unnvike gjennom filterstenen 102 under neddrivingen.

Virkemåten av den viste utførelsesform er beskrevet i hoved-trekk i det etterfølgende. Når sonden 18 befinner seg like over borehullets bunn, blir en nedadrettet kraft overført på konvensjonell måte gjennom reaksjonsrammen 14, hvorved sylindrene 20

og 22 innføres i jorden ved bunnen av borehullet. Neddrivingen av sonden 18 foregår fortrinnsvis tilstrekkelig langsomt til at det innestengte vann mellom innersylinderen 20 og yttersylinderen 22 vil kunne unnvike langsomt gjennom filterstenen 102 mens det innestengte vann i innersylinderen 20 utstøtes gjennom røret 81..

Når undersiden 64 av overflatekomprimeringsaggregatet 24 bringes i kontakt med bunnflaten i borehullet, vil trykktrans-duktoren 66 spore et begynnende mottrykk som bestemmes ved hjelp av beregningspanelet 12. Når sonden 18 deretter er fullstendig innført i jordprøven, som angitt av trykkføleren 66 i tilknytning til overflatekomprimeringsaggregatet 24, blir sonden 18 løftet svakt av reaksjonsrammen 14. Derved utløses de skyve-spenninger og elastiske deformasjoner som har oppstått i jordbunnen under neddrivingen. Undersiden 64 tvinges deretter av overflatekomprimeringsaggregatet 24 jordoverflaten med en vrid-ende bevegelse slik at eventuelle tagger, spisser eller andre uregelmessigheter i overflaten avskjæres og utglattes. Undersiden 64 kan derved trykkes mot en jevn jordoverflate. Størrelsen av trykket som overføres av overflatekomprimeringsaggregatet 24, kan justeres ved regulering av fluidumsmengden i kammeret 52. Aggregatet 24 overfører trykk av ønsket størrelse til jordbunn-overflaten, for å kompensere trykktapet grunnet fjerningen av jord fra borehullet.

Under innvirkning av de innadskrånende skjæreflater 86 på innersylinderen 20, vil det under neddrivingen ledes jord inn i midtpartiet av innersylidneren 20 og bort fra innerveggen 92. Dette er ønskelig, da friksjonen mellom jordprøven og innerveggen 92 bør være minst mulig, for å redusere samvirkningen. Den frie bevegelighet av den innvendige jordprøve lettes av det anordnede væskekammer 80 som forhindrer utvikling av store komprimerings-

trykk i denne jordprøve.

Innersylinderen 20 kan på dette tidspunkt eksiteres på én

av flere måter, og det overførte vridningsmoment, dreiebevegelsen av sylindrene 20 og 22 og reaksjonen av den således forstyrrede jordprøve kan overvåkes og registreres av de ulike følerinn-retninger 36, 38, 40, 96 og 98 og beregningsparelet 12. På grunn av skjermen 72 vil eksitasjonen opptre i en viss. dybde under jord-prøvens overflate, hvorved virkningen av forstyrrelsene nær overflaten reduseres. Generelt vil innersylinderen 20, ved begrenset dreiebevegelse med påvirkning av drivverket 28, fremkalle tre typer av forstyrrelse. I et første belastningstilfelle, puls-belastning, er kraftfordelingen hovedsakelig triangulær og øker hurtig til en topp, hvoretter den raskt synker til null. Den andre belastningstype, initialbelastning, involverer en initial-forstyrrelse grunnet en dreiebevegelse som eksempelvis fremkalles av den lagrede energi i en gruppe av fjærer (ikke vist) som er forbundet med drivakselen 34, og som frigjøres ved en utløsings-bevegelse, gjerne fra panelet 12. Bevegelsene som forårsakes av disse intialforstyrrelser, avtar langsomt når energien går over i jordbunnen. Den tredje belastningstype opptrer generelt oscillerende, eksempelvis i et sinusbølge-mønster, hvorved drivakselen 34 dreies et kort stykke, med regulert vridningsmoment-amplityde, i den ene retning, og deretter reverseres og dreies et tilsvarende stykke i den motsatte retning. Alternativt kan drivakselen 34 dreies med regulert vinkelforskyvning en amplityde. Den ønskede vinkelforskyvning stadfestes av følerinnretningene 36, og det nødvendige vridningsmoment for oppnåelse av den gitte vinkel forskyvning måles av belastningscellen 40 og registreres på panelet 12. Selv om den forblir relativt stasjonær under for-søk, er yttersylinderen 22 viktig for testing av jordflytning/- forvitring. Disse fenomen skyldes hovedsakelig en oppbygging av porevanntrykkene i jorden under periodisk belastning. I fravær av denne ugjennomtrengelige yttergrense som dannes av yttersylinderen 22 ville vannet i de mest interessante jordprøver

kunne utstrømme relativt fritt fra den eksiterte jordsone nærmest innersylinderen 20, som reaksjon på det økte porevanntrykk i denne sone. Grunnet denne potensielle, betydelige vannstrøm ville porevanntrykkene aldri kunne nærme seg de verdier som er nødvendig for fremkalling av jordflyting eller alvorlig forvitring. Ytter-

sylinderen 22 har følgelig den nyttige funksjon å opprettholde tilnærmelsesvis konstante volumforhold.

Det nedenstående eksempel på rekkefølgen for testings-prosessene kan komme til anvendelse. Som vist i figur 4a, kan det innledningsvis foretas et lavamplityde-forsøk. Det kan f.eks. overføres et puls-virdningsmoment av lav amplityde til sylinderen 20 som derved vil dreies en kort vinkelstrekning. Det overførte virdningsmoment og reaksjonen hos sylinderen 20, som vist i figur 4b, samt sylinderen 22 og jordprøvens reaksjon måles deretter og registreres ved beregningspanelet 12. Det kan deretter foretas et høyamplitydeforsøk, f.eks. for bestemmelse av motstanden mot jordflyting. Under jordflytingsforsøket eksiteres innersylinderen 20 av en sinusbølge eller en annen svingning ved høy amplityde, som vist i figur 4c. Sylinderens 20 reaksjon og porevanntrykket registreres, som vist i figur 4d og 4e, i likhet med sylinderens 22 reaksjon og den totale spenning. Istedenfor en sinusbølgebelastning kan det alternativt benyttes en puls-belastning av høy amplityde for bestemmelse av jordprøvens ikke-lineære reaksjonsmønster under påvirkning av skyvespenning-belastning.

Etterat et høyamplitydeforsøk er fullført, vil det vanligvis være ugunstig å gjennomføre ytterligere forsøk, da jordprøven vil være forstyrret i høy grad. Andre typer av høyamplityde-eller lavamplityde-eksiteringer, som tidligere omtalt, kan imidlertid finne anvendelse istedenfor de spesielle eksempler som er beskrevet i det ovenstående.

Ved hvert enkelt forsøk kan vridningsmomentet som overføres av drivverket 28 til drivakselen 34, bestemmes av torsjonsbelastningscellen 40 og dreiebevegelsene av sylindrene 20 og 22 måles av bevegelsesfølerne 36 eller 38. <y>tterligere informasjon i denne forbindelse kan leveres av porevanntrykk-transduktorene 98, som vist i figur 4e, og totalspennings-følerne 96.

Egenskapene hos jordbunnen som testes, kan utledes ved anvendelse av egnede, analytiske modeller for en test. Egenskapene kan imidlertid også utledes ved korrelasjoner med tidligere forsøksdata, eller tidligere utført, observert markarbeid. Ved anvendelse av analytiske modeller blir det for modellen antatt en gruppe jordbunnegenskaper. Forsøket simuleres ved hensiktsmessig overføring, til modellen, av det målte eksiteringsforløp ved et aktuelt forsøk av interesse, eller den innledende del av det målte bevegelsesforløp. Reaksjonene beregnes for modellen og jevnføres med de registrerte reaksjoner ved forsket av interesse. Hvis reaksjonene som er målt ved markforsøket overens-stemmer innen rimelig toleransegrenser med de beregnede reaksjoner fra den analytiske modell, vil konklusjonen være at de antatte egenskaper for modellen er en rimelig gjengivelse av egenskapene hos jordbunnen på stedet. Denne analytiske beregning kan foretas automatisk på stedet i beregningspanelet 12, og brukeren kan få

en hensiktsmessig indikasjon på generell overensstemmelse, eller beregningene kan utføres på et fjerntliggende sted på et senere tidspunkt. Hvis det ikke oppnås overensstemmelse innen aksept-able toleransegrenser, blir det for modellen antatt en ny, hensiktsmessig egenskapsgruppe, hvoretter forsøket simuleres på ny. Det foretas atter jevnførelser mellom resultatene fra analysen

og fra markforsøkene. Prosessen gjentas til det er oppnådd en rimelig jevnførelse.

Den egnede, analytiske metodikk vil være forståelig for sakkyndige. Korrelasjon med tidligere forsøksdata vil også kunne benyttes, for å utlede egenskaper av interesse uten anvendelse av analytiske modeller. Grunnlaget for de egnede og fundamentale, analytiske metoder, og anvendelsen av disse, er beskrevet, eksempelvis i en artikkel med titel "Torsional Dynamic Response of Solid Media" av Henke og Wylie i "Journal of the Engineering Mechanics Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers" bind 108, nr. EMI av februar 1982, hvortil det uttrykkelig henvises. Ytterligere, relevant informasjon vedrørende analytisk metodikk er presentert i artiklene "Fundamentals of Liquefaction Under Cyclic Loading" av Martin et al. I "Journal of the Geo-technical Engineering Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers", bind 101, nr. GT5 av mai 1975, og "Nonlinear Behavior of Soft Clays During Cyclic Loading" av Idriss et al., "Journal of the Geotechincal Engineering Division, Proceedings of the Americal Society of Civil Engineers", bind

104, nr. GT12 av desember 1978. Det henvises uttrykkelig til disse artikler som inngår i beskrivelsen.

Fremgangsmåtene og anordningen som er beskrevet, kan varieres på flere måter. Selv om den viste tosylinderversjon har flere, store fordeler, kan det oppnås viktige resultater uten anvendelse av to sylindere. Det kan i et slikt tilfelle an-vendes en enkeltsylinder, idet yttersylinderen er utelatt. Selv om en slik anordning kan være mindre enn optimal ved bestemmelse av karakteristika vedrørende motstand mot jordflyting og jordforvitring, kan den få betydning ved bestemmelse av forskyvnings-modulen og dennes variasjon ved forskyvningsdeformeringen. Videre kan det, selv om opprettelse av forstyrrelse ved rota-sjonspåvirkning antas å være fordelaktig, i visse tilfeller med fordel opprettes fortyrrelse ved svingnignspåvirkning, eksempelvis ved frem- og tilbakegående bevegelse i vertikalretning.

Foreliggende oppfinnelse er beskrevet i tilknytning til

en enkelt, foretrukket utførelsesform, og det vil være åpenbart for sakkyndige at oppfinnelsen kan modifiseres og varieres på flere måter. Alle slike variasjoner og modifikasjoner ansees å falle innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for testing av jordbunn, karakterisert ved prosesstrinn som omfatter: innføring av to konsentriske sylindere (20, 22) med åpne ender i jordbunnen som skal testes, ledning av jorden inn i den indre sylinder slik at jorden befinner seg i avstand fra den indre sylinders innvendige overflate, overføring av vridningsmoment til den indre sylinder, ved dreiing av denne i en begrenset vinkel om sylinderaksen, og måling av jordbunnens motstand mot dreiingen av innersylinderen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at overføring av vridningsmoment til innersylinderen først skjer ved en lav amplityde og deretter ved en høy amplityde.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at innersylinderen bringes i svingning i tilstrekkelig grad til å fremkalle jordflyting.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved overføring av et nedadrettet trykk til oversiden av jordprøven mellom innersylinderen og yttersylinderen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved overføring av et puls-vridningsmoment til innersylinderen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at innersylinderen dreies fra en utgangsstilling.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved overføring av et svingende vridningsmoment til innersylinderen.

8. Jordtestings-sonde, innbefattende to konsentriske sylindere (20, 22) med åpne ender og midler (16) for innføring av sylindrene, med de åpne ender først, i en jordprøve som skal testes, karakterisert ved at sonden omfatter: midler (28) for overføring av et vridningsmoment til den indre sylinder, for dreiing av innersylinderen i en begrenset vinkel om sylinderaksen i jordprøven, idet sylindrene er anordnet med innbyrdes avstand for mellom seg å danne et jordtestingskammer, slik at når sylindrene innføres i en jordprøve som skal testes vil jorden trenge inn i testekammeret mellom sylindrene og midler (12) for måling av motstanden til jorden i jord-testekammeret mot dreiingen av innersylinderen.

9. Jordtestings-sonde ifølge krav 8, karakterisert ved : en stasjonær skjerm (72) som er plassert tett ved den øvre del av innersylinderen med åpen ende, og midler (28) for dreiing av innersylinderen i forhold til skj ermen.