"Acoustic emission" gedrag van verschillende grondsoorten

D7 84.17

laboratorium voor grondmechanica delft

delft soil mechanics laboratory

1

"ACOUSTIC EMISSION" GEDRAG

VAN

VERSCHILLENDE GRONDSOORTEN

Meetrapport

"Acoustic Emission" gedrag van verschillende grondsoorten

december 1982

CO-254282 SE-680254

In dit rapport zijn de meetresultaten verzameld van de onderzoeken met betrekking tot het "Acoustische Emissie" gedrag van verschil-lende grondsoorten.

Deze onderzoeken werden uitgevoerd in opdracht van het Centrum voor Onderzoek Waterkeringen (C.O.W.) in de periode 1980-1982 in het kader van de werkzaamheden van Werkgroep 6 (Bestaande Waterkeringen) van de Technische Adviescommissie voor de Waterke-ringen (T.A.W.)•

Het project werd gefinancierd door zowel Rijkswaterstaat als het Laboratorium voor Grondmechanica.

De project ingenieur van het Centrum voor Onderzoek Waterkeringen was ir. A. Penning en van het Laboratorium voor Grondmechanica

dr.ir. H. van der Kogel.

De proeven werden begeleid en gerapporteerd door ing. F.

Schenke-veld.

In het laboratorium werden de proeven uitgevoerd door A.

Schaper-'-J

D e l f t , deceir

Lab-In dit rapport zijn de meetresultaten verzameld van de onderzoeken met betrekking tot het "Acoustische Emissie" gedrag van

verschil-lende grondsoorten.

Deze onderzoeken werden uitgevoerd in opdracht van het Centrum voor Onderzoek Waterkeringen (C.O.W.) in de periode 1980-1982 in het kader van de werkzaamheden van Werkgroep 6 (Bestaande Waterkeringen) van de Technische Adviescommissie voor de Waterke-ringen (T.A.W.).

Het project werd gefinancierd door zowel Rijkswaterstaat als het Laboratorium voor Grondmechanica.

De project ingenieur van het Centrum voor Onderzoek Waterkeringen was ir. A. Penning en van het Laboratorium voor Grondmechanica

dr.ir. H. van der Kogel.

De proeven werden begeleid en gerapporteerd door ing. F. Schenke-veld.

In het laboratorium werden de proeven uitgevoerd door A. Schapers. /

Delft, december 1982

INHOUD blz. 1. Inleiding 1 2. Probleemstelling 4 3. Samenvatting 5 4. Het onderzoek 6 4.1. De Acoustische Emissie (A.E. ) meetmethode 6

4.1.1. Beschrijving van de meetmethode 6 4.1.2. Specificaties + instellingen van 8

de meetapparatuur

4.2. Lokatie van de boringen 13 4.3. Proevenprogramma 15 4.3.1. Laboratoriump roeven 16

4.3.1.1. Beschrijving van de

laboratorium-proeven op klei, veen en zand 16 4.3.1.2. Proefresultaten van

triaxiaal-proeven op klei 23 4.3.1.3. Proefresultaten van

triaxiaal-proeven op veen 27 4.3.1.4. Proefresultaten van

triaxiaal-proeven op zand 31 4.3.1.5. Vergelijking A.E.T.-apparatuur

van R.M.K. met de

A.E.T.-appara-tuur van het L.G.M.. 38 4.3.1.6. Conclusies 41 4.3.2. Plaatdrukproeven 47

4.3.2.1. Beschrijving van de

plaatdruk-proeven 48 4.3.2.2. Resultaten van de plaatdrukproeven 52 4.3.2.3. Conclusies 57

blz. 4.3.3. Veldexperimenten 60

4 . 3 . 3 . 1 . Beschrijving veldexperimenten 61 4 . 3 . 3 . 2 . Resultaten van de veldexperimenten 68 4 . 3 . 3 . 3 . Conclusies 81

5. Conclusies en aanbevelingen 83

6. Literatuur 8 6

Bijlagen

Bijlage 1 : Voorstel: Studie "Acoustic Emission" gedrag van verschillende grondsoorten S-80.038/1981

Bijlage 2 : F.F.T.-diagrammen

1

-1. INLEIDING

In augustus 1981 werd in opdracht van het Centrum Onderzoek Water-kingen (C.O.W.) gestart met het onderzoek "Studie Acoustische Emissie gedrag van verschillende grondsoorten".

Het onderzoekvoorstel is vastgelegd in nota S-80.038 die als bijlage bij dit rapport is gevoegd (bijlage 1 ) .

In dit voorstel zijn de volgende onderzoek fasen genoemd:

- Laboratoriumonderzoek op klei en veen uit Nederland.

In een later stadium is het onderzoek aangevuld met laborato-riumproeven op zand.

- Parallel laboratoriumonderzoek op de Drexel Universiteit in Amerika onder leiding van Prof. £«M. K o e m e r (afgekort in dit rapport met R.M.K.) op dezelfde Nederlandse klei-, veen- en zandsoorten.

- Modelproeven; plaatdrukproeven op zand

- Veldproeven

Tijdens het vooronderzoek is kontakt gelegd met Prof. R.M. Koerner (R.M.K.) van de Drexel Universiteit, die al veel onderzoek naar het emissiegedrag van grond had uitgevoerd (zie Literatuurlijst). Om een goede basis te geven aan het onderzoek naar de bruikbaar-heid van de A.E.-(Acoustic Emission)methode in Nederland, werd met Prof. Koerner een gezamenlijk project uitgevoerd.

In beide laboratoria werden proeven uitgevoerd op klei en veen afkomstig uit Nederland. In een later stadium is tevens het Acous-tic Emission gedrag van zand onderzocht.

De kleimonsters waren afkomstig uit Empel en Gewande, de veenmon-sters uit de Schieveenpolder en de zandmonveenmon-sters uit de Ooster-schelde.

Door de medewerking van Prof. Koerner kon geschikte A.E.-appara-tuur voor dit onderzoek gehuurd worden.

2

-Verder werd bij dit onderzoek een Fast Fourier Transformer (F.F.T.-analysator) gebruikt, die bij de proeven ondermeer kon worden ingezet voor het maken van frequentiespectra van de sig-nalen, (bijlage 3)

Deze rapportage bevat een verslag van de door het L.G.M,

uitge-voerde proevenseries.

In overleg met Prof. Koerner werd gekozen voor beproeving van de klei, veen en zandmonsters met behulp van een triaxiaalapparaat waarbij in verband met de ruisproblemen werd afgezien van de gebruikelijke krachtsturing door middel van een motor.

De belasting werd door middel van gewichten aangebracht. De triaxiaalproeven werden bij 4 hydrostatische spanningen

uitgevoerd.

Bij deze triaxiaalproeven werd de "A.E.-opnemer" ingebouwd in de poreuze steen van de triaxiaalvoet.

Deze zeer kleine opnemer had een vlakke frequentie response van 1 kHz tot 50 kHz. (zie bijlage 3 : Apparatuur specificaties -B.B.N. 501 opnemer)- Met behulp van de resultaten met deze

B.B.N.-opnemer van de triaxiaalproeven op klei, veen en zand en de verkregen "F.F.T.- diagrammen" kon bepaald worden welke opnemer geschikt zou zijn voor de uitvoering van de modelproeven en de veldproeven. In overleg met Prof. Koerner werd gekozen voor de A.E.T.-AC30L opnemer.

De modelproeven werden in december 1981 uitgevoerd in de grote modelbak in de meethal van het L.G.M.

Deze modelproeven bestonden uit krachtgestuurde plaatdrukproeven op droog Oosterscheldezand, waarbij de kracht op de plaat, de zak-king van de plaat en de "A.E.-activiteit" op 25 cm afstand van de plaat werden geregistreerd.

In juni 1982 zijn 5 veldexperimenten in samenwerking met Prof. Koerner uitgevoerd op de zandige bodem van de Maasvlakte. Bij de veldproeven werden roestvrijstalen ronde staven van 4 m lengte geïnstalleerd in het zandpakket.

3

-Op de staven werden de A.E.T.-opnemers geïnstalleerd.

Tijdens het in stappen uitgraven van de sleuf tot de diepte waar-bij bezwijking van de wanden van de sleuf optrad, werd de emissie

ten gevolge van afschuiving geregistreerd.

De gevoeligheid van de grotere A.E.T.-opnemer die gebruikt werd bij de model- en veldproeven is vergeleken met de gevoeligheid van de kleine B.B.N.-opnemer die gebruikt werd bij de laboratorium-proeven op klei- en veenmonsters. Deze vergelijking werd uitge-voerd met behulp van zandmonsters in het triaxiaalapparaat. De A.E.T.-opnemer werd hierbij in de kop van het triaxiaalmonster ingebouwd, terwijl de B.B.N.-opnemer in de triaxiaalvoet was inge-bouwd.

4

-2. PROBLEEMSTELLING

In 1979 werd door ir. A. Penning van het Centrum Onderzoek Water-keringen de vraag gesteld of de meetmethode van "Acoustische Emis-sie" zou kunnen worden toegepast voor nadere informatie over de stabiliteit van Nederlandse dijken.

Deze meetmethode bleek goede resultaten op te leveren voor de dijken die onderzocht werden in U.S.A. (bijlage 1 ) .

Om de toepasbaarheid van de nieuwe meetmethode ook op de Neder-landse gronden te kunnen bepalen, werd een onderzoek programma voorgesteld.

5

-3. SAMENVATTING

Naar aanleiding van de vraagstelling of de A.B.-meetmethode toege-past zou kunnen worden voor nadere Informatie over de stabiliteit van dijklichamen, zijn laboratorium-, schaal- en veldproeven uit-gevoerd.

Uit de triaxiaalproeven is gebleken, dat voor zowel klei, veen als zand er een correlatie was tussen "A.E.-counts" en rek. Verder blijkt zand de meeste "A.E.-activiteit" te vertonen. Klei en veen bleken aanzienlijk minder A.E.activiteit op te leveren. Gezien de resultaten uit het laboratoriumonderzoek werd besloten de eerste model- en veldproeven uit te voeren op zand.

Als demonstratie van de "A.E.-meetmethode" werden enkele plaat-drukproeven in de modelhal van het L.G.M, op droog Oosterschelde zand uitgevoerd. Ook bij deze proeven bleek een duidelijke corre-latie aanwezig te zijn tussen de zakking van de plaat in het zand-pakket en de "A.E.-counts". Verder werd het "Kaisereffect" waarge-nomen, (zie pagina 5 8 ) .

Voor de veldproeven werd als eerste lokatie gezocht naar een

zandig (droog tot half verzadigd) terrein. Vijf veldproeven werden uitgevoerd op het opgespoten terrein van Europoort.

Bij deze veldproeven werd een sleuf gegraven, waarbij de

"A.E.-activiteit" werd bestudeerd ten gevolge van afnemende stabi-liteit van de wand van de sleuf.

Voornaamste conclusie bij deze veldmetingen was, dat bij de afne-mende stabiliteit van de wand, grote "A.E.-activiteit" meetbaar was aan de rand van de sleuf. Verder werd het begin van het ont-staan van zandschollen en oppervlakte scheuren duidelijk eerder waargenomen door het A.E.-meetsysteem dan visueel.

6

-4. HET ONDERZOEK

4.1. De Acoustische Emissie (A.E.)-meetmethode

4.1.1. Beschrijving^van^de meetmethode

Voor het detecteren van A.E. wordt gebruik gemaakt van een piezo-elektrische opnemer (versnellingsopnemer).

Dit detecteren van A.E. vindt plaats via rechtstreeks kontakt met de grond (in ons geval bij de tiaxiaalproeven: fig. 1) of via een metalen staaf (indirekt) waarop de opnemer bevestigd wordt.

Deze metalen staaf wordt in de grond gedrukt en de staaf dient dan als geleider van de ontvangen A.E.-pulsen naar de opnemer

(in ons geval bij de plaatdrukproeven en de veldproeven). De opnemer levert een elektrisch signaal dat evenredig is met de amplitude van de A.E.-puls die gedetecteerd wordt. Daarna wordt dit signaal gefilterd, versterkt en "geteld". Ongewenste

achtergrondtrillingen en ruis buiten de onderzochte frequentie-band worden direkt weggefilterd door een passief filter in de voorversterker. Binnen de frequentieband kunnen de achtergrond-trillingen resp. ruis na versterking weggefilterd worden via de zogenaamde "threshold" (drempel) instelling. Deze "threshold" is een instelbaar spanningsniveau dat ingesteld wordt boven het spanningsniveau afkomstig van de achtergrondtrillingen resp. ruis. Hierdoor worden alleen de A.E.-pulsen die boven dit span-ningsniveau uitkomen "geteld".

Bij de uitgevoerde proeven is gebruik gemaakt van de "floating threshold" omdat het ruisniveau in de tijd fluctueert. De "floating threshold" drijft mee op de schommelende ruis. De werking hiervan wordt geillustreerd in de A.E.T.-documentatie

<D _m

I

8

> m m m co co m m o m co m < 2 o o

s

8

m CD O p ro en 00

f er

S

s O

<

O O (O

o

a

3

(D O 0)

II

1

i l

FASE 1 : LABORATORIUM PROEVEN

F(kracht op t r i a x l a a l monster)

t r i a x i a a l c e l

AE opnemer ( d i r e c t )

FASE 2 :PLAATDRUK PROEVEN

p ( k r a c h t op plaat )

plaat AE opnemer( indirect)

v//////////// ///ii////

-metalen staaf (signaal geleider)

FASE 3: VELD PROEVEN

77777 AE opnemer (indirect ) sleuf

Q-204GRA.E.T. MEETSYSTEEM

kabel voorverslerker filter 77777/ — m e t a l e n staaf (signaal g e l e i d e r ) 204 GR AE.T.meetkast drempel instelling teller versterker frequentie analysator ( F F T - a p p a r a a t ) X V Y - r e c o r d e r s

8

-In figuur 1 worden schematisch de achtereenvolgende fasen van dit onderzoek weergegeven met als eerste fase een aantal triaxiaalproeven, als tweede fase de modelproeven (plaatdruk-proeven) en als derde fase de experimenten in het terrein.

Het schakelschema van de componenten van het A.E.-meetsysteem is weergegeven in figuur 1.

De specificaties en instellingen van de componenten zijn vast-gelegd in 4.1.2.

4.1.2. Specificaties + instellingen van de componenten

De specificaties + instellingen van de apparatuur, die bij de proeven zijn gebruikt/ waren :

- A.E.-opnemer : de triaxiaalproeven zijn uitgevoerd met de B.B.N. 501 versnellingsopnemer. Specificaties van deze opnemer zijn bijgevoegd in bijlage 3. Deze B.B.N.-opnemer had een vlakke frequentie response van 1 kHz tot 50 kHz (bijlage 3, resonantie frequentie 65 kHz). R.M.K. heeft dit voor de gebruikte opnemers gecontroleerd. Deze B.B.N.-opnemer werd ingebouwd in de po-reuze steen van de triaxiaalvoet (fig. 2). In een later stadium van het onderzoek is de A.E.T. AC30L-opnemer in het kopstuk van het triaxiaalmonster ingebouwd (fig. 3 ) .

De resonantie frequentie van deze opnemer ligt bij 30 kHz. De calibratie van de frequentie response van deze opnemer is vastgelegd in bijlage 3.

Een aantal zandproeven in de triaxiaalappara-tuur, de modelproeven en de veldproeven zijn uitgevoerd met deze A.E.T. AC30L-versnellings-opnemer.

9

-- Voeding : de B.B.N. 501 opnemer werd gevoed via voedingstype B.B.N. P14 (bijlage 3 ) .

de A.E.T. AC30L-opnemer werd gevoed vanuit de A.E.T.-meetkast. (zie figuur 1)

- Voorversterker : type A.E.T. 140B met vaste voorversterkings-factor van 40 dB. Met dit type voorversterker waren verschillende filtercombinaties mogelijk

- Filter : een passief filter met een 1 kHz tot 100 kHz doorlaatkarakteristiek werd toegepast bij metingen met de B.B.N.-opnemer, terwijl een passief filter 15 kHz tot 45 kHz werd

ge-bruikt bij metingen met de A.E.T. AC3OL-opnemer.

- A.E.T.-meetkast: leverancier A.E.T.* Corporation Sacramento. Bij de klei- en veenproeven werd gebruik ge-maakt van model 204 GR (een 1 kanaalsapparaat die voor dit onderzoek werd gehuurd).

Bij de veldproeven en de triaxiaal zandproeven is gebruik gemaakt van het model 204 GR met de "MIX-MUX" optie. Met deze "MIX-MUX" optie werd het mogelijk 8 opnemers afzonderlijk achter elkaar af te tasten (MÜLTIPLEXING-MÜX) of alle opnemers als "totaliteit" te beschouwen.

(MIXING-MIX) (zie bijlage 3 ) .

Dit apparaat werd in maart 1982 door het Ii.G.M. aangekocht.

10 -RUBBER MONSTER ZAK AE - OPNEMER(BBN5OD ( versnellingsopnemer) POREUZE STEEN

TRIAXIAA L MONSTER

K L E I

VEEN

Z A N D

-TRIAXIAALVOE T VULSTUK KABELDOORVOER AFD ICHTRI NGEN

laboratorium voor grondmechanica delft

t e l a t o o n ( 0 1 5 ) - S C 9 2 2 3 t«l«» 333M lolao ni

FIG.2 :BBN-VERSNELLINGSOPNEMER INGEBOUWD in de

POREUZE STEEN van de TRIAXIAALVOET

I CO-254281

I BIJL.

11 -F ( kracht op de plaat ) r u b b e r V - r i nq " s n a p p e r " a a n s l u i t i n g — d r a i n a g e a a n s l u i t i n g P O R E U Z E S T E E N ~~ S N A P P E R " P L A A T " S N A P P E R " K O P TRIAXIAALMONSTER ZAND -A.E.T. AC 30 L VERSNELLINGS-OPNEMER

laboratorium voor grondmechanica delft

tei*foon:<019>- M 9 3 23 t«l*x . 33320 soUb n{

FIG.3 :AET AC30L VERSNELLINGSOPNEMER INGEBOUWD

in het KOPSTUK van het TRIAXIAALMONSTER

C O - 2 5 4 2 8 1

BIJL.

12

-Gebruikte Instellingen van de A.E.-meetkast . bij de laboratoriumproeven :

Ditlezing (display) factor x 1

vuit

Versterking 70 dB (dB = 20 log ) Vin

Threshold 0,5 V. (Deze threshold werd ingesteld op de fixed treshold van 0,5 V en werd daarna overgeschakeld op de "floating threshold" (zie 4.1.1.)

. voor de plaatdrukproeven Uitlezing (display) factor x 1 Versterking 74 dB

Treshold 1,0 V. (fixed/floating treshold).

. voor de instellingen van de veldproeven wordt verwezen naar tabel 7 (blz. 80).

P.F.T.-analysator : (Fast Fourier Transformer)

leverancier Scientific Atlanta (Spectral Dynamics Division)

model SD 375 (2 kanaals) Dynamic Analyser II (specificaties zie bijlage 3).

Onderzochte frequentiebereiken waren 0-20 kHz, 0-40 kHz, 0-50 kHz en 0-100 kHz.

De volgende instellingskeuze werd gemaakt : Op kanaal 1 het A.E.-signaal in de tijd en op kanaal 2 de getransformeerde frequentieinhoud van de A.E.,

"middeling van het spectrum" N = 10 a 30, dit houdt in, dat gemiddeld 10 a 30 A.E.-pulsen meedoen aan de "weging" van het spectrum. Verdere bijzonderheden van de instellingen zijn bij de diagrammen van de spectra weergegeven

(bijlage 2 ) .

In bijlage 2 worden van elke proef enkele F.F.T.-diagrammen getoond.

13

-4.2. Lokatie van de boringen

Zowel de klei als het veen werden op aanwijzing van het C.O.W. gestoken op lokaties waar reeds gegevens van andere boringen beschikbaar waren*

Er werden vier boringen tot 6,5 m min maaiveld uitgevoerd in Empel en Gewande, profiel 11 (klei) en twee boringen tot 7 m min maaiveld in de Schieveenpolder bij Berkel en Rodenrijs, profiel 7-3 (veen).

In beide gevallen zijn de boringen op gelijke afstand van de dijk op het binnentaluud van de dijken uitgevoerd met onder-linge afstanden van 1 meter.

De kodering van de onderlinge boringen in Empel en Gewande was 11-3B, 11-3A, 11-2, 11-4A, 11-4B, waarvan boring 11-2 een boring was uit een vorig onderzoek. Van deze boring was een foto van de gehalveerde boring beschikbaar. Met behulp van deze foto zijn de kleimonsters voor dit onderzoek geselecteerd.

De kodering van de boringen in de Schieveenpolder was 71 en

81 1, de onderlinge afstand van de boringen was 1 meter.

Met behulp van de foto van boring 7-3 uit een vorig onderzoek is een keuze voor de veenmonsters gemaakt.

Voor het kleiprogramma werd de volgende keuze gemaakt : R.M.K. boring 3B diepte 3,30 m - 5,30 m

L.G.M. boring 3A diepte 3,30 m - 5,30 m

(boringen 11-4A en 11-4B werden als reserve bewaard in het laboratorium).

Voor het veenprogramma was de keuze :

R.M.K. boring 71 diepte 1,80 m - 3,80 m min maaiveld

L.G.M. boring 71 1 diepte 1,80 m - 3,80 m min maaiveld

De hydrostatische spanningen (effectieve korrelspanningen van de triaxiaalproeven) werden gekozen op 7,5 kPa, 15 kPa, 30 kPa en 60 kPa.

14

-Zowel door R.M.K. als het L.G.M, werden de grondmonsters met overeenkomende diepte bij dezelfde hydrostatische spanning (a) beproefd.

Deze was als volgt :

klei a = 7,5 kPa diepte 4,30 - 4,50 m min maaiveld

a = 1 5 kPa diepte 4,50 - 4,70 m min maaiveld a = 30 kPa diepte 4,70 - 4,90 m min maaiveld

a = 60 kPa diepte 4,90 - 5,10 m min maaiveld

Door een batterijprobleem is maar een gedeelte van de kleiproef bij <j = 60 kPa geslaagd. In een latere fase van het onderzoek is deze proef herhaald. Het kleimonster was afkomstig uit boring 11-4B, diepte 5,10 - 5,33 m min maaiveld.

veen a = 7,5 kPa diepte 2,80 - 3,00 m min maaiveld

a = 1 5 kPa diepte 3,00 - 3,20 m min maaiveld

o = 30 kPa diepte 3,20 - 3,40 m min maaiveld

a = 60 kPa diepte 3,40 - 3,60 m min maaiveld

zand was afkomstig uit de modelbak in de meethal van het L.G.M. (Oosterschelde zand).

15

-4.3. Proevenprogramma

4.3.1. De Laboratoriumproeven

16

-4.3.1. Laboratoriumproeven

4.3.1.1. Beschrijving van de laboratoriumproeven op klei, veen

en zand

De grondmonsters voor het parallel laboratoriumonderzoek in de U.S.A. (Drexel University) werden vanuit het L.G.M, toegeleverd

(zie hfdst. lokatie boringen).

Uit de eenmeterstukken van de continue boringen werden vijf grondmonsters gehaald, elk met een hoogte van 20 cm.

Van elk grondmonster werd op het onder- en bovenvlak een

"torevane" proef uitgevoerd, waarna 2,5 cm van onder- en boven-vlak werd afgetrimd ter bepaling van een watergehalte.

De bepaalde "torevane"-waarden en watergehalten zijn samengevat voor klei in tabel 1 (blz.26) en voor veen in tabel 2 (blz.30). Alle grondmonsters zijn daarna beproefd in het triaxiaalappa-raat bij een beginhoogte van 15 cm en een beginomtrek van 20,6 cm. Van zowel de kleimonsters als de veenmonsters zijn elk 4 stuks beproefd bij begin consolidatiespanningen van 7,5 kPa; 15 kPa; 30 kPa en 60 kPa.

De volgende consolidatie procedure werd voor klei aangehouden :

- Kleimonsters werden voorzien van drainagestrips waarna het rubber membraan om het monster werd aangebracht.

De consolidatiespanning is in stappen aangebracht om de gelijkvormigheid van het monster ook na consolidatie te garanderen.

Het volgende tijdschema werd hierbij voor de verschillende consolidatiespanningen aangehouden :

voor <?3 = 7,5 kPa direkt uitconsolideren

voor 03 = 15 kPa 3 uur op 7,5 kPa; daarna uitconso-lideren

voor c3 = 30 kPa 3 uur 7,5 kPa; 3 uur 15 kPa; daarna

uitconsolideren

voor 03 = 60 kPa 3 uur 7,5 kPa; 3 uur 15 kPa; 3 uur 30 kPa; daarna uitconsolideren

17

-fig. 4 : Overzichtsfoto van de "A.E.-opstelling"

18

19

-- De kleimonsters werden daarna in ongedraineerde conditie belast.

De consolidatieprocedure voor veen was als volgt :

- De veenmonsters werden direkt in het rubbermembraan geplaatst

zonder drainagestrips. Het consolidatieschema voor veen was gelijk aan dat van klei.

- De veenmonsters werden daarna in geconsolideerde, gedrai-neerde toestand belast.

De vertikale belasting (deviatorspanning a-\ - 03) werd door middel van een zogenaamd "dood gewicht" systeem op het monster aangebracht. Dit "dood gewicht" systeem is een

beugelconstruc-tie die aangrijpt op de "loadcell" met daaraan een schaal waar-op via gewichten de vertikale belasting kan worden

aange-bracht .

In plaats van de bestaande e.lektrische- en hydraulische belas-tingssystemen is gekozen voor dit "dood gewicht" systeem, om te voorkomen dat het A.E.-signaal door stoorpulsen van deze elek-trische en hydraulische systemen beïnvloed zou worden.

De figuren 4 t/m 6 geven een beeld van de opstelling. De grond-monsters zijn met "stapsgewijze" aanbrengen van gewichten tot bezwijken gebracht. Bij zand werd een volgende stap aange-bracht, wanneer geen A.E.-pulsen meer werden gemeten (gemiddeld 5 minuten per stap). Bij de klei- en veenmonsters werd met R.M.K. afgesproken, de eerste 20 minuten per belastingsstap waar te nemen. (Dit om de proef in een dag te kunnen vol-tooien) .

De A.E.-pulsen werden gesommeerd vanaf het begin van de proef (via de "total counts" stand van de A.E.T.-counter). De "total counts"/ de kracht aangebracht op het monster en de zakking van het monster werden vastgelegd met twee X-Y-Y recorders. Figuur 7 geeft een voorbeeld van deze signalen van een zandmonster.

20

-N

w s ; * uj ; = ! — ~ i •_ : • i r ' •_ ; • " • • ' ^ x^ • : ^ i I - M : • ! • 1 - i : • 1 ! • ! :.! •! i •: i : •' : 1- ; . ! : • ! = j ' • i r ! •• i ; : : i . . . \ _ ; ; ï . i • 1 : • : ; (

^•H-t--H-r-!---. U^•H-t--H-r-!---.^•H-t--H-r-!---.^•H-t--H-r-!---.j„ ; — i ^•H-t--H-r-!---. :_J_^•H-t--H-r-!---.-4^•H-t--H-r-!---._: S i • • • I : 1 i : l . i s } " - i ! • '•• i •; ...^—j._. |._...j...—. -H—t-i-:•••!-;-fr 1 ! ' : : i • ! : ] _ : _ , • i -,'T-"\ " ' T " i..: ; i : i !:!:••• i : ! : : • i , •; • i i •• • ; • ? . • • ; : •"••• '' r- riT-: • . ! •• •• riT-: ï • • : ! ' • - " i ; • ' '. : • ' : : ; -.' •• ' \ '. ' :. i ; i i i-r i !"" ! 1 ! CÖTJ • " : i i -\

u\

:: • T T i

-H

- k • ! • ' : " • i • ' i . •" iZ*t . ; j : — ' ! ! . TT ..•• L" tJ krf —p-•• . ; ; \ " i : \ ••••• l .: : :• „\ ..-. • : '• —~r, ! ' i - • • • | '"•siici-hiQ-- . . ! • ~T~~~ • \ •• • ( - " • •!: • ! • . ; • . . •! -. -. -. -. .; .; : |:..; .. i .

n^ :\i*ah

-:- L - i = i . ; . - ' . : . j . i :• ;. : • ! . -! - , : . ; • . : { . : . i : • ! ,' ,.L1J;..i.-T.-L^.i • ; • . . . i . . • L M . , : . i .. ! • • - ! • : . "f [ ; ; • f | ' { ' [ i • • • l

È

: . ! • :• - • " » i .. ": • • • ' • • ! • : : • i : • : - i | - : • - • • • ' .. ! • • • : -] : .: • • • ! ' - . . • • T j ' - ' r ' • : . . • • ! . . • • :

-\et, iTions

"TT" • • . ! • • • ! • : i • ? . i • .• •., •.•,,,., . , .: - 4 - ; : : - • ' • • ! ' i • • • : ! -• i -• - . i - • LGM oodi m • • • « :; —rr : . . i . • ' . . " . : . . • • -•• T: - ' ' ' : •.. i • , .:.. . ! . • ! • : • -• ; - • ! • • • V..V.* •• 1'— • • • = ! • • • : : • . . . • - . : '- j . ;- .

m

• . > • : : : . .•I : .. •. ! . . . v •DELFT "::ï.:::>"~ f ' . : • • . ; .P. r • : : : . [ ; • ! . . :v'i."l'';;::: •,ri:.; pr-irr ftfr •••.:-i ; • - : • j :: 1 :;-..::'::

ém

i¥i!:SH!i:?|::T.in««| ISSë-i:-:i:.:l-i«,;ir!!i:vi:;::i-:;:J:.:.H:;|.:M , • ; . : : ! - • • , , . • . • -"•- ••» : ? " • • - . ! ! • • : ! : ; • . . i .: : ; . . : • : . ; ; . : ! . . . -. -. -. : : - • ! : ; ; ; • I j -. -. : : ; • -. - ! : " i - v l - ; - - = • • : • : ; { • ? " • « ':i . ^ ,.S.:j,.T,i-fi»iii,;l.!,: ,,,,,1;-,|?v::h,i j I ] :'•;: i . • : • ! • . . . •:••: • :-= .•:•::.•;: ;. .;;-;: i : -: :: ; - „ i " - : . :.:. ; -•::•::;•••;.:.•••::: •;-;•-•:•"'•. -Vife • • • -1 : = : • = : ; ; :••-••••••. [-::.i;;:^<^r'*1 ::::.." : - : i : . : : | : . : : • : . : ! . • : : : : : • : • ! • . . : . : • ; • . ; . . : . . . • ! , • . : = • • * • ! = , . - ! : : ; • . : :-'i:'-:-'f::: " 1:. -•': :;.i: :r:-r--: -;;:: " • - : • i • • : : • : • : = [ - : : " r - : > . ..:•.:-. j . : . . . . : . . - : . . • : : j - ... ...- i ; : [ - • : iK::.:-:l : :.!-:; ;.;.": ;• • • - . ' ! fJfwJ^"' "" *r/"&-'rJ "- ! ' "Ji:"i!'- :._••' • : • _ . . ; : ; ; : . } • • • ; . ; . : • • • Hv-\-y-/•:•-^•; :_.;'•;;: : . - : ; . - i - -1 ••! ;;'|:;;;;:;;-.: ; : : : : • : j : ; - . : . . : : - i - ; ; ; ; ; - • : :•.••-;-• :i •••••;. '• • i Y l : " : -i • r - • < ^

? §

-£ f ' fe ï : •: b :."' uj : = • — r i ï-1 • \- : i—r" % • i< :* ^ ^ -s • _ • • • ' : i-v-• a - \ !\V" ...S- {è-•: \ !: ! ; ! —

;" A

• i ' i , ; : i i • •T- j - - - •:• — . ! : ;— h. J _ J _ .- .L_.L , , j • "T :'r~"ï • • • • r _.,L.. L. - - L . • t . " \ I • • • ; \ i • . ! . : ;

E •' c o ü ^

' ', ' • 1 - - : ' • i j • 1 . ! ; •l--f--!-!-!-^-•_..:„|:T..|^ 4.^:1 ! ; j : —- i ;• S J._.i.4KjLS M : • i • •• : 1 - •' i •' > ' i - j j . j ! '• j i . ; . i 1 i 'i '

--k

-: • rS-- : • • • : . • ; • T - - - • — — : -! ; -- . , - • j - \ • ' i 'i\ ; j , ; . . '

ï

-:

T ' . s ' -1 . - ; - • : . : ! • : • t n d ': -i :

gna<

: . . • ! : • • :• ; :• i:L-Uu ' • • • • ! • i -':i~: • " . : : . • ! ; • : • • • : • i : : .. .i : -{ • - ' . ( • • • • — : ! -.! 1 ' i ' • - K ..i.: TXT •• i i • ; 'i1 i :'.. :. - . . • • • • ••• i . . . : . : ; . i . • 1-••-=• v.i. .1 ;

h'

: • : ; • • » • • • • r

-zn

in

i . - . . , • . . . . ;• : • •( : i " . . : : M:.r-. M:.r-. • ; M:.r-. M:.r-. : j M:.r-. M:.r-. M:.r-. M:.r-. M:.r-. •M:.r-. :' ' '|--.;-'. ; • • ; •:!• i : : . . . ! • : • T -: • r : • • ! • • • • j " ' . ' . , • - . !:- I -• .:.-..- i.-r • -r • . E -1—•—3—:— ••••'•••••• • •• ^d '•• •• > • : : \ • r --i-i r-H -!• "••:•. ' . : • : ^_j ï^ -..;. • . i-r ;•• : . ; . • • i ••" H— • ; I "•" : • : . -1. m L_ * i •. •- • [ . ' • : j - i AhX • • • ' • : : - j ::>i. f-:"!. ."-•!" .:(• -U 1 • • • - ; , ï •;.. — üifr ' i | : • • • • --trrr ::::' ;:!)::''II —^—1 ;=• . — •• :j:' '• - j : ;;i . 1 ' ; L _ l _ r^i: .• -"""• : -• ; -• 1 •_[..-.: datum LGW—DELFT - > - r ^ i -:- ! • i " : " ::" ; • - = : : " ; "' -: - i rixr : - A--i --•• . . : ; . : - ! - { . . . •: H - , - , . •:!-! :r-"i.-"::!---; :r-"i.-"::!---; .;. i • • • •:• -•',•• : { : - . • ! : • : • - . ! • : - : : • . " - ; - ; = " - ^ — ::==; • ; • • : • " • ; ••,••-. "ft, ~rrrr :-;!.V ^FTt-- i • ! :•!:;:

nriij-.il:

: : • • : - : 1 . r . . tf)v-l ! - • • - • ; . • ; :=.! • ! - : " - ! - : • - : ! : " • ! :••;!-"! . i - ' . : . : : •: . j - : . - : • • :! • i ; .i - - i •: i • r. \r ••-- i : :- i • : • { Ê ï M

21

-De volgende belastingsstappen werden aangehouden tot aan het bezwijken van het monster. ( G = de gewichtstoename aangegeven door de "loadcell", a= hydrostatische spanning)

klei : a = 7,5 kPa G = 20 N 20 minuten per stap er = 15 kPa G = 30 N 20 minuten per stap

a - 30 kPa G = 40 N 20 minuten per stap

a = 60 kPa G = 50 N 20 minuten per stap

veen : a = 7,5 kPa G = 10 N 20 minuten per stap

O = 15 kPa G = 20 N 20 minuten per stap o = 30 kPa G = 30 N* 20 minuten per stap

a = 60 kPa G = 40 N* 20 minuten per stap

zand : <j = 7,5 kPa

a = 15 kPa

O = 30 kPa o = 60 kPa.

Voor zand zijn de belastingsstappen niet vastgelegd. Er werd besloten vlak voor het bezwijken meerdere kleine belastingsverhogingen aan te brengen, zodat het bezwijkpunt langzaam genaderd werd.

Van het versterkte A.E.-signaal werden (via de F.F.T.-analysa-tor) de frequentiespectra bij de verschillende belastingsstap-pen bepaald waarbij werd afgesproken het spectrum te middelen over maximaal 10 A.E.-pulsen.

Indien minder dan 10 pulsen zouden binnenkomen, dan werd daar-over gemiddeld.

Er werd overeengekomen per belastingsstap 3 keer een frequen-tiespectrum te maken, en wel een frequenfrequen-tiespectrum direkt na

* getracht werd deze toenamen zo te kiezen dat minimaal 3 belastingsstappen voor bezwijken aangebracht konden worden.

22

-het aanbrengen van de belasting, een frequentiespectrum 10 minuten na het aanbrengen van de belasting en een frequentie-spectrum aan het einde van de belastingsstap.

Zo werden gemiddeld per proef 25 frequentiespectra voor klei en 15 frequentiespectra voor veen bepaald. Bij zand werden voorna-melijk de spectra bepaald aan het begin van de belastingsstap. Bijlage 2 bevat van elke uitgevoerde proef enkele F.F.T.-diagrammen.

23

-4.3.1.2. Proefresultaten van triaxiaalproeven op klei

De resultaten van de kleiproeven zijn weergegeven in de figuren 9 en 10.

Figuur 9 geeft het spanning—"A.E.-counts" verloop van de klei-proeven aan.

Figuur 10 geeft het rek-"A.E.-counts" verloop van de kleiproe-ven aan.

Figuren 52 t/m 55 (bijlage 2) geven bij beproefde hydrosta-tische spanningen enkele F.F.T.-diagrammen van klei aan. Dominante pieken in de F.F.T.-diagrammen van klei liggen bij

12 kHz, 15 kHz en 25 kHz.

In tabel 1 (blz. 26) staan de opgelegde deviatorspanning per

belastingsstap aangegeven, met daarbij vertikale rek en de b i j

-behorende "A.E.-counts".

De laatste stap die in deze tabel weergegeven wordt is de stap voordat bezwijken plaatsvindt. (Tijdens het bezwijken van het monster is registratie niet meer mogelijk)

Verder zijn de gemiddelde watergehalten en "torevane" waarden in tabel 1 (blz. 26) aangegeven.

Figuur 8 laat een kleimonster na beproeving zien. Hierbij is duidelijk een schuifvlak zichtbaar.

- 2 4

-\ w-\

_a

\ \

\ Y

V

\ \

\\

1 1 1 1 'o o C O C O Vd M SS 3

Ifig

ï laboratoriu

m

voo

r

Qf^ g t»l«foon:(01S)-S«9 3 2 3 FIG. 9 : SPANNING-'AE-COUNT S N X

fc-1001-^ . J C C Q T ) O f -e 0) E 0 1 c Q _ O 1 2 1 C Q C Q \ \ \ \ ^ ^ 1 1 O

ai

s

aoi

v

O ) c c c a Q . CO

korrel

a i a i •«-4 | ^ O 0 1 ^ * a i o Q . je : o C O il i •*—-~ ^

IA3

Q

o Q _ Je : O 0 0 il + •—• — o Q . x. v-M II * . <

o

C L je : in ii a s . < $

T

—

i o C M

grondmechanic

a

'RELATI

E

(EMPE L e n GEWAND E KLEI ) va n

KLE

I

33 3 M 'm C 'o SI c a i s: ^ a C L J C o C O n * ^ . a

delf

t

sola b n l

5000

o o o •« r o

- °

°

e

n

o o 1 O U J o < o C M O O o o O o a.

CO-25428

1

BIJL

.

g«t . «•e . torm . Pi .

- 2 5 -N X J C o o 1 N J C "-* C O o C U E C U c o _ o 1 O 7 c c c o C L CO o J ^ C U C U •P-I ü CU u. CU o C L o C O •• o C L JE : o C D o JZ L cu C D C D O O O O

s

C O _ _ C D o C L JE : in o C L JC in _ _ C D L U CC L U « c C J cc L U C M o o o C\ J o o o

SlNnC0-3

V

laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

delf

t

telafoon:(013 ) 3 0 9 2 2 3 tale n 33 3 M Mla b n l

FIG.1

0

:

VERTICAL

E

REK-'AE-COUNTS

'

RELATI

E

va

n

KLE

I

(EMPE

L

e

n

GEWAND

E

KLEI

)

CO-25428

1

BIJL .

korrel-spanning Belastings-stap 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 torevane kPa watergeh. % 03* = 7 , 5 kPa F*

[H]

15 44 60 80 100 120 141 163 184 204 225 C Td*

[kPa]

4,1 13,1 17,4 23,1 28,8 34,4 40,0 45,6 52,8 57,3 63,1 A.E.* counts 291 490 580 800 1010 1190 1720 2310 2570 2800 3120

1*

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,2 1,6 2,0 2,6 3,3 5,0 25 57 03 = 15 kPa

[N]

52 67 102 124 151 178 204 230

[kPa]

15,0 19,6 28,8 36,7 43,5 48,9 51,6 63,5 A.E. counts 788 1096 1288 1457 1815 2391 2700 3230

ez

0,5 0,6 1,0 1,3 1,7 2,2 2,9 4,3 23 57 03 = 30 kPa F

[N]

50 85 126 160 200 238

°d

[kPa]

13,0 23,9 35,1 45,9 57,0 68,0 A.E. counts 244 584 746 1440 2080 3000

ez

0,3 0,6 0,9 1,2 1,7 2,4 19 58 03 = 60 kPa

[N]

44 98 140

[kPa]

11,8 27,7 39,8 A.E. counts 147 400 700 0,3 0,5 1,0 HERHALING

MET NIEUWE APPARATUUR

23 62 114 161 206 250 7,0 18,8 34,4 48,3 61,1 71,1 11 52 201 419 647 823 0,1 0,4 0,9 1,5 2,7 6,2 15 59

Tabel 1 : Meetresultaten van de triaxiaalproeven op klei

uit Empel en Gewande

03 = korrelspanning (hydrostatische spanning) F = kracht op triaxiaal monster

ö<j = deviatorspanning t.g.v. opgelegde F A.E. = Acoustic Emission counts

27

-4.3.1.3. Proefresultaten van triaxiaalproeven op veen

De resultaten van de veenproeven zijn weergegeven in de figuren 11 en 12.

Figuur 11 geeft het spanning-"A.E.-counts" verloop van de veen-proeven aan.

Figuur 12 geeft de vertikale rek-"A.E.-counts" verloop van de veenproeven aan.

Figuren 56 t/m 59 (bijlage 2) geven bij de beproefde hydrosta-tische spanningen enkele F.F.T.-diagrammen van veen aan.

Dominante pieken in de F.F.T.-diagrammen van veen liggen bij 2 kHz, 12 kHz, 15 kHz en 25 kHz. Bij de hogere hydrostatische spanningen werden van veen geen F.F.T.-pieken meer waargenomen uit de "A.E.-signalen".

In tabel 2 (blz. 30) staan de opgelegde deviatorspanning per belastingsstap aangegeven, met daarbij de bepaalde vertikale rek en "A.E.-counts".

Verder zijn de gemiddelde watergehalten en "torevane" waarden in tabel 2 aangegeven.

Opm. Bij de consolidatie van de veenmonsters werd vooral bij de hogere hydrostatische belastingen veel water uitgeperst. Dit had tot gevolg dat het monster door de inhomogene veenstruktuur aan het einde van de consolidatie geen

"mooie" vorm overhield. Vaak bleken de bovenvlakken van de monsters door de consolidatie scheef te zijn.

(Ook na de stapsgewijze consolidatie)

In het vervolg zou overwogen kunnen worden om de "snapper" constructie van de triaxiaalcellen op het L.G.M, te ge-bruiken. Hierbij zou tijdens het consolideren het boven-vlak van het monster gefixeerd kunnen worden tegen de "snapper"-plaat, (zie figuur 3).

2 8

-SS3ai

S

a01VIA3

Q

laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

delf

t

telefoo n (013 ) 5 « « 2 3 tal » 33 3 Jf l aola b n l

FIG.1

1

:

SPANNING-'AE-COUNTS

'

RELATI

E

va

n

VEE

N

•CVEE

N

ui

t

d

e

SCHIEVEENPOLDER

)

CO-25428

1

BIJL

.

- 2 9 -L U ac L d O CC L U

SlNn00-3

V

laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

delf

t

tel*foon.(013) - 9 4 9 2 2 3 tala x 3332 0

FIG.1

2

:

VERTICAL

E

REK-'AE-COUNTS

'

RELATI

E

va

n

VEE

N

(VEE

N

ui

t

d

e

SCHIEVEENPOLDER

)

CO-25428

1

BIJL

.

Belastings-stap 1 2 3 4 torevane

[kPa]

watergeh. % 03* = 7 , 5 kPa F*

[N]

20 40 61 81 öd*

[kPa]

4,0 10,5 16,1 21,3 A.E.* counts 150 322 376 530 % 1,0 3,0 6,2 8,5 10 700 03 = 15 kPa F

M

45 63 79

°d

[kPa]

11,8 16,6 20,8 A.E. counts 70 160 370 eZ % 3,0 5,3 11,7 11 680 03 = 30 kPa F

[H]

20 58 88 öd

[kPa]

5,3 15,3 23,2 A.E. counts 46 100 326 £z % 1,4 7,0 12,8 10 740 03 = 60 kPa F

[«]'

25 65 83 108 123 öd

[kPa]

6,6 17,1 21,8 28,4 32,4 A.E. counts 40 170 370 470 630 £z % 1,2 4,7 8,5 10,9 12,6 11 800

Tabel 2 : Meetr esultatenyan de triaxiaalgroeven op veen

uit der Schieveen£older

ö3 = korrelspanning (hydrostatische spanning) F = kracht op triaxiaal monster

ö(j = d e v i a t o r s p a n n i n g t.g.v. o p g e l e g d e F A . E . = A c o u s t i c E m i s s i o n c o u n t s

31

-4.3.1.4. Proefresultaten van triaxiaalproeven op zand

Een eerste serie zandproeven werd uitgevoerd met de B.B.N.-opnemer in de poreuze steen van de triaxiaalvoet.

Figuren 13 en 14 geven hierbij het spanning-"A.E.-count" en het rek-"A.E.-count" verloop van droog Oosterschelde zand.

De meetresultaten zijn weergegeven in tabel 3 (blz. 3 4 ) .

Figuren 60 t/m 63 (bijlage 2) geven bij de beproefde hydrosta-tische spanningen enkele F.F.T.-diagrammen van droog Ooster-schelde zand aan (B.B.N.-opnemer). Dominante pieken in deze F.F.T.-diagrammen liggen bij 12 kHz/ 28 kHz en 45 kHz.

Een tweede serie zandproeven werd uitgevoerd met de A.E.T. AC30L opnemer in het kopstuk van het triaxiaalmonster. Figuur 15 laat een afgeschoven zandmonster zien.

Figuren 16 en 17 geven hierbij het spanning-"A.E.-counts" en het rek-"A.E.-counts" verloop van droog Oosterschelde zand. Figuren 64 t/m 72 (bijlage 2) geven bij de beproefde hydrosta-tische spanningen enkele F.F.T.-diagrammen aan van droog

Oosterschelde zand (A.E.T.-opnemer). Dominante pieken in deze F.F.T.-diagrammen liggen bij 28 kHz en 40 kHz.

Figuur 65 geeft een A.E.-puls in de tijd weer met daarbij het F.F.T.-diagram.

De meetresultaten zijn weergegeven in tabel 4 (blz. 3 7 ) .

fig. 15 : Bezweken zandopnemer (met duidelijk schuifvlak -A.E.T.-opnemer in de kop)

- 3 2 -1 • • l 1 1 1 1 \ • \ \ 1 ^*l -< i 1 1 o o o in o i n C M C M *-•

Vd

M

J

Bs

ï laboratoriu

m

voo

r <

BSSBI < t»l«foon:(01S ) 3 0 9 2 2 3

FIG.1

3 :

SPANNING-' AE-COUNTS

'

DROO

G

OOSTERSCHELD

E

N X Q 1 N X "" * m "O o c Q J <U C Q . O 1

I

\

\

\

—

;s3y

.

in

o5

(X) n C D c •f-l c c o a . CO 'a ! i. £ . O . £ CV CV •I-I -P ü

ffe

a i o Q _ o C O ii i \ \ 1 " o o o •— i n c o Q _ JC O C D II \ \ LS <d01VIA3 d L D

d

II •* _ n in < O in

grondmechanic

a

delf

t

RELATI

E

va

n

ZAN

D

333 » SOO D n l o o o C M _ «— i O o o O D O o o o O

CO-25428

1

BIJL

.

C O 1— ZD O o 1 L U < i tor m A A

o

73 O O O

m

PO

m

o

m

M

o

m

O

m

m

m

è

O)

m

>

m

IS

8

ro

£8

<

o

o

-1

(O

o

a

3

88

12000 ..

8000 _.

(BBN-opnemer 70dB lkHz-100kHz)

- = 60kPa effectieve korrelspanning (n=39. 5%)

+ = 30kPa " " (n=41.0%)

= 15kPa " " (n=40.5%)

o

V

LU

4000 _.

0

U)

o

2 4

VERTICALE REK IN X

Belastings-stap 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 F*

[Nj

45 64 81 90 97 105 113 122 131 141 153 CJ3* = 7,5 kPa ad*

[kPaj

12,7 18,1 23,1 25,6 27,6 30,0 32,2 34,8 37,3 39,7 ?42,5 A.E.* counts 0 0 8 10 12 15 19 21 24 36 97 £z* % 0,07 0,13 0,21 0,23 0,26 0,39 0,40 0,53 0,79 1,27 2,43 n* = 40,5% F

M

40 86 132 149 165 185 205 220 237 262 öd

[kPa]

11,5 24,6 37,6 42,5 47,1 52,7 58,5 62,8 67,5 73,7 n = 15 kPa A.E. counts 26 40 93 93 95 99 121 166 174 490 40,5% * 0,06 0,13 0,24 0,27 0,33 0,43 0,55 0,73 0,76 1,31 03 = 30 kPa F

[N]

55 104 141 173 226 265 311 362 401 438 491 498 <*d

[kPa]

15,7 29,4 40,4 49,3 64,3 75,4 88,6 102,3 113,0 123,0 135,7 137,5 n = A.E. counts 0 0 6 14 58 70 127 303 692 1240 4346 4593 41,0% ez * 0,07 0,16 0,20 0,24 0,31 0,39 0,51 0,69 1,01 1,31 3,00 3,04 F

[N]

44 149 238 321 412 526 612 700 802 871 903 931

a

3

=

°d

[kPa]

12,5 42,5 67,8 91,5 117,4 149,9 174,4 199,4 226,0 244,1 252,1 257,9 n = 60 kPa A.E. counts 7 26 56 92 121 221 382 1103 2728 8003 13532 31460 39,5% ez 0,07 0,17 0,25 0,31 0,39 0,51 0,61 0,79 1,11 1,63 2,01 2,87

Tabel 3 : Meetresultaten van de triaxiaalproeven op

droog Posterschelde zand (B.B.N.-opnemer)

03 = korrelspanning (hydrostatische spanning) F = kracht op triaxiaal monster

°d = deviatorspanning t.g.v. opgelegde F A.E. = Acoustic Emission counts

ez = vertikale rek van monster

- 3 5 -N X J C i i n -1 N X J É in ca-o o c^ £_ Cü Q J C a_o i i— L U <

l .

\

V

i '

i i

o

o

o

in o i n CV I CV I — * in o5 e n n O 1 c c o o_ 0 ) 0 ) £_ c o cv > CD M-i 4-> O C D / . u -a i o 0 . o C O II i \

• V

1

o

o Vd M SS3U1 S H01VIA3 0 *> * in o i e n II a o en II + O in

Bw

j laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

US H t»l«foon:(015) - 9 4 9 2 2 3 t«l« « FIG.16 : SPANNING-'AE-COUNTS ' RELATI E va n 3332 Q DROO G OOSTERSCHELD E ZAN D CAET-opnemer ) /-\ $ ^ in • Oic n II

c

>* • Q _ V in II <

delf

t

»OO B n l o

400

o o o _ c n o o o C\ J o o o O

C0-25428

1

BIJL

.

^. cn \— Z D O C J 1 L U i for m A A

- 3 6

-laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

delf

t

FIG.17:VERTICAL

E

REK-'AE-COUNTS

'

RELATI

E

va

n

DROO

G

OOSTERSCHELD

E

ZAN

D

(AET-opnemer

)

Belastings-stap 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 F*

[N]

26 48 62 88 107 126 151 170 Ö 3* = od*

[kPa]

7,4 13,4 17,4 24,8 30,1 35,5 42,6 48,0 n* = 7,5 kPa A.E.* counts 0 0 0 0 1 1 11 29 39,5% ez* % 0,03 0,05 0,08 0,17 0,33 0,53 1,00 1,92 F

[N]

37 68 92 123 154 191 217 284 303 324 Ö3 = öd

[kPa]

10,3 19,0 26,0 34,5 43,4 53,7 61,0 79,8 85,2 91,1 n = 15 kPa A.E. counts 0 6 7 7 12 16 38 97 109 250 39,5% £z % 0,07 0,11 0,15 0,19 0,27 0,35 0,49 1,07 1,19 2,37 F

M

74 106 164 215 258 300 356 405 444 505 544 552 ö3 = <*d

[kPa]

20,9 29,9 46,3 60,7 72,8 84,7 100,5 114,3 125,3 142,5 153,5 155,8 n = 30 kPa A.E. counts 7 13 19 3,1 44 62 80 107 135 246 709 1327 39,5% ez % 0,05 0,08 0,15 0,19 0,29 0,36 0,48 0,64 0,87 1,37 1,83 2,58 F

[N]

121 181 227 271 325 383 413 451 508 568 595 638 686 755 780 822 895 921 932 945

°3

= öd

[kPa]

34,2 51,1 64,1 76,5 91,8 108,1 116,6 127,3 143,4 160,3 167,9 180,1 193,6 213,1 220,2 232,0 252,6 260,0 263,1 266,7 n = 60 kPa A.E. counts 15 41 48 61 69 134 144 145 234 279 285 313 350 402 429 459 842 1373 1455 3688 39,5% eZ % 0,07 0,17 0,17 0,19 0,24 0,32 0,33 0,34 0,44 0,48 0,53 0,61 0,65 0,82 0,95 0,97 1,73 2,16 2,20 3,30

Tabel 4 : Meetresultaten van de triaxiaalproeven op

droog Oosterschelde zand (A.E.T.-opnemer)

ö3 = korrelspanning (hydrostatische spanning) F = kracht op triaxiaal monster

öd = deviatorspanning t.g.v. opgelegde F

A.E. = Acoustic Emission counts Ez = vertikale rek van monster n = porositeit van het zandmonster

38

-4.3.1.5. Vergelijking apparatuur van R.M.K. met A.E.T.-apparatuur van het L.G.M.

Een derde serie zandproeven werd uitgevoerd op het Europoort zand (zie veldproeven). Figuur 18 geeft het spanning-"A.E.-counts" gedrag van dit zand aan. De meetresultaten zijn weer-gegeven in tabel 5 (blz. 4 0 ) .

Figuren 73 en 74 (bijlage 2) geven bij de beproefde hydrosta-tische spanningen de F.F.T.-diagrammen aan van Europoort zand bepaald met de R.M.K.- en L.G.M.-apparatuur. Dominante pieken in deze F.T.T.-diagrammen liggen bij 28 kHz en 45 kHz.

Bij deze derde serie proeven zijn zowel het meetsysteem van R.M.K. en het meetsysteem van het L.G.M, aangesloten geweest op dezelfde opnemer (B.B.N.-opnemer), met het doel beide systemen met elkaar te vergelijken. Omdat er verschillen in "A.E.-counts" tussen beide systemen geconstateerd werden, zijn de apparaten verder onderzocht met behulp van de F.F.T.-analysa-tor.Door met de tweekanaals F.F.T.-analysator de ingangs- en uitgangsspanning van de A.E.T.-meetkast resp. voorversterker op elkaar te delen, kon de frequentie afhankelijkheid ten opzichte van de settings" en de maximale fout in de aangegeven "dB-settings" van de A.E.T.-meetkast bestudeerd worden. Uit de resultaten van dit calibratie onderzoek kon worden geconclu-deerd dat voornamelijk de voorversterker met een 40 dB verster-king afwijverster-kingen ten opzichte van de specificatie vertoont. Bij navraag bleek het insteekfilter in de voorversterker groten-deels verantwoordelijk te zijn voor de gevonden verschillen.

- 3 9

-Vd

H

SS3ai

S

UOIVIAB

Q

laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

delf

t

tel*foon:(01S> - 9 0 9 2 2 3

CO-25428

1

FIG.18:VERGELIJKIN

G

RMK-LG

M

A

E

APPARATUU

R

aangeslote

n

o

p

dezelfd

e

BBN-opneme

r

Europoort' zand / / / stap 1 2 3 4 5 6 7 8 9 F

[H]

45 62 75 97 115 n* = O3 = öd

[kPa]

12,9 17,7 2 1 ,4 27,2 32,3 = 44,8% 7,5 kPa A.E. L «G *M• 0 0 0 2 2 25 A . E . R . M . K . 0 2 2 58 69 ez% 0 , 2 1 0,40 0,43 1,46 1,51 F

[N]

2 9 52 6 9 8 7 102 1 2 3 1 4 2 1 6 3 181 n =

°3 =

°d

[kPa]

8 , 3 14,8 19,5 24,9 29,2 35,1 4 0 , 2 45,7 5 0 , 8 44,8% 15 kPa A.E. L *G • M • 2 10 17 53 120 370 762 3001 5751 A.E. R • M • K • 4 16 30 9 7 227 771 1649 3735 7698 ez% 0,03 0,07 0,08 0,13 0,19 0,31 0,47 1,52 1,75

Tabel 5 : Meetresultaten van de trlaxiaalproeven

op Europoort zand (B.B.N.-opnemer)

03 = korrelspanning (hydrostatische spanning) F = kracht op triaxiaal monster

öd = deviatorspanning t.g.v. opgelegde F A.E. = Acoustic Emission counts

ez = vertikale rek van monster

41

-4.3.1.6. Conclusies

Uit het laboratoriumonderzoek naar het emissiegedrag van klei, veen en zand met behulp van triaxiaalproeven is gebleken, dat er een correlatie te bepalen is tussen de A.E.-activiteit en de rek. (figuren 10, 12, 14 en 17)

In de figuren 19 t/m 22 worden de correlaties van de A.E.-activiteit en de rek tussen klei, veen en zand onderling bij de verschillende hydrostatische spanningen weergegeven. We kunnen de volgende conclusies trekken uit deze figuren:

. zand blijkt bij hogere hydrostatische spanning en een zelfde rek meer "A.E.-counts" te geven dan bij lagere hydrostatische spanning.

. bij klei en veen blijkt de "A.E.-activiteit" bij de hoge hydrostatische spanningen lager dan de "A.E.-activiteit" van zand.

. bij klei en veen blijkt de invloed van de hydrostatische spanning op de "A.E.-activiteit" minder aanwezig dan bij zand.

Hierbij dient opgemerkt te worden dat het belasten van de monsters snel is gebeurd. (20 minuten/belastingsstap)

Zeer waarschijnlijk kunnen de monsters zich niet binnen deze tijd van 20 minuten aanpassen, (consolidatiesnelheid)

Met deze proeven werd een snel verschijnsel vlak voor of tij-dens afschuiven gesimuleerd.

De "total counts" tot aan bezwijken van het monster is moeilijk te definiëren. Vooral in de buurt van het bezwijken is de

grootte van de belastingsstap bepalend voor het eindresultaat in "total counts". Bij de zandmonsters werd daarom in de buurt van het bezwijken met een kleine belastingsverhoging gewerkt. Bij de uitwerking van de proeven is als laatste stap de "stap voor bezwijken" aangehouden.

42

-Verder zijn de "total counts" afhankelijk van de gebruikte opnemer, de instellingen van de apparatuur (settings) en de

toegepaste filters.

Figuren 13 en 16 laten de invloeden van opnemer, settings en filter op de "A.E.-counts" voor droog Oosterschelde zand zien.

Stoorsignalen kunnen weggefilterd worden door de juiste keuze te maken uit opnemers en filters.

Bij de laboratoriumproeven bleken de "settings" 70 dB verster-king en 0,5 volt "threshold" een optimale versterverster-king te geven, waarbij geen stoorsignalen uit het laboratorium meer werden

gemeten.

Vergelijkingen van meetresultaten is alleen aan te bevelen wan-neer speciale aandacht aan de "dynamische calibratie" van de

apparatuur wordt besteed (figuur 1 8 ) .

(Dit is sinds kort mogelijk geworden met de tweekanaals F.F.T.-correlator)

Uit de F.F.T.-diagrammen die bepaald werden bij de laborato-riumproeven (B.B.N.-opnemer, filter 1 kHz - 100 kHz) kon worden afgeleid dat de dominante frequenties van de onderzochte grond-soorten liggen tussen 12 kHz en 45 kHz.

In overleg met Prof. Koerner werd met deze gegevens een ge-schikte A.E.-opnemer voor de model- en veldproeven geselecteerd (A.E.T. AC30L-opnemer heeft een eigen frequentie van 30 k H z ) .

- 4 3 -m N X J C o o

T

N .j_ J C m • o o { [ C U E C U c a . o m G D O ) C O II c c c c o o _ CO o V C U C D •* * O C U Q -U. C U O Q . J C O C O o M II 1 ^ O Q _ J C O C O L U II + *• ^ O Q _ o C O • y L U L U II O C U

o

a.

o C O L U _ _ G O C\J L U L U z C O M I— er L U O J SJLNnO3-3 V

laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

delf

t

tel»«oon.(01S> - 5C9 2 2 1 «•!• » 33 3 a « MMa b n l FIG.T 9 : VERGELIJKIN G va n d o VERTICAL E REK-'AE-COUNTS ' RELATI E va n ZAND . KLE I e n VEENC<J'=60kPa ) CO-25428 1 BIJL . far m

- 4 4 -N X J C o o

T

N C O • o o a i E a i c Q . O l m C O O ) c c c a Q _ co

'öiJ

c_ c o X. a i a i o a i et . u . a i a Q _ 0 en a - z -c M II 1 O 0 . O C D L Ü 1 S C II + 0 a . 0 en •z. L Ü L Ü II o o C\ J o o o C O C\ J z C O •— • LÜ C C L U . . C D O I— C C L Ü _ C\ J

SlNnO3-3

V

laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

delf

t

telefoon.(013 ) M9 2 2 3 tele x 33 3 M >ola b n l je t

FIG.20

a

VERGELIJKIN

G

va

n

d

e

VERTICAL

E

REK-'AE-COUNTS

'

RELATI

E

va

n

ZAND

.

KLE

I

e

n

VEENC(T=30kPa

)

CO-25428

1

»e e

BIJL

.

- 4 5 -N V * o o 1 N X X. D O -o o ^ a i 0 1 c Q -O 1 C O 0 0 in • o II c c c o Q . 0 ) "Ö J c c o J C o* a i -4-J ü a i «4 -a i o a. in a M II 1 O Q -in L U i II O in • ' L U L U II O o \ \ \ \ t\ J 0 0 (O •z REK L U 'ICAL CC LU . C\ J o o o G O O O O SJLNnO3-3 V

laboratoriu

m

voo

r grondmechanic

a

delf

t

telefoo n :(013>-3 8 9 2 2 3 tele x 3332 4 sola b n t

FIG.21aVERGELIJKIN

G

va

n

d

e

VERTICAL

E

REK-'AE-COUNTS

'

RELATI

E

va

n

ZAND

.

KLE

I

e

n

VEEN«T=15kPa

>

CO-25428

1

BIJL

.

- 4 6 -J C o o «— 1 1 1 N J C

70dB

Qi /t l

'J-opnc

C D C D 1 1

12000.

•

on

^c

ing

l spann

• « a> L . O J C a i

fecti

a i

o

C L in

ZAND

II i I

1

HS£

] laboratoriu

m

FIG.22:VERGELIJKIN G RELATI E va n

o

Q _ y !/• >

KLEI

II

1

Sc

*

VEEN

II \ \

\ i\ !

i i i t **

8000 _

4000 _

J

SlNn00-3 V

voo

r grondmechanic

a

delf

t

»•!• « 333 M lo<> b n l va n ZAND . _d e VERTICAL E REK-'AE-COUNTS ' KLE I e n VEENC<T=7.5kPa > B o . _ C O 1 _ C\ J \ Si . . O 2 L U

:ALE F

VERTK

CO-25428 1 IJL . for m

47

-4 . 3 . Proevenprogranuna

4 . 3 . 2 . De Modelproeven - Plaatproeyen

48

-4.3.2.1. Beschrijving van de jjlaatdrukproeven

Als tweede fase in dit onderzoek werden een aantal plaatdruk-proeven op zand voorgesteld. Deze plaatdrukplaatdruk-proeven dienden als

demonstratieproeven om de bruikbaarheid van de "Acoustische

Emissie" meetmethode duidelijk te maken in een realistisch rand-voorwaarde probleem.

De plaatdrukproeven werden in de grote modelbak in de meethal van

het Laboratorium voor Grondmechanica uitgevoerd op droog

Ooster-schelde zand.

In totaal werden twee dagen voor deze demonstratie proeven uitge-trokken. Op de eerste dag werden de elektronika en de hydraulische aandrijving aangesloten, en op de tweede dag is 's middags de

demonstratie gegeven aan functionarissen van de Delta Dienst, C.O.W. en L.G.M.

De gebruikte plaat had een diameter van 25 cm. Het hydraulische aandrijfsysteem werd geschikt gemaakt voor krachtsturing. De opnemer A.E.T. AC30L werd ingebouwd in een "dopje" dat bevestigd

was op een metalen staaf. De metalen staaf diende als signaalge-leider (figuur 2 3 ) .

roestvrij staal 0 » O . 5 c m

ingebouwde A E T - o p n e m e r

fig. 23 "A.E.-naald" voor de plaat drukproeven

In verband met de kosten werd besloten een reeds "verstoord" zand-pakket te gebruiken. Op dit zandzand-pakket waren reeds drie proeven in het kader van een ander onderzoek uitgevoerd.

Bij de plaatdrukproeven zijn de verstoorde gedeelten van de model-bak gebruikt.