| Popis: |
I detta examensarbete har en utredning gjorts med syftet att undersöka lämpligheten att genomföra en djupstabilisering med multicementpelare (MC-pelare) i ett område med högt ställda sättningskrav. Detta genom att numeriskt simulera hur djupstabiliserad lera kan bete sig vid belastning med avseende på långtidsdeformationer. Vidare utvärderas hur väl olika materialmodeller kan simulera sättningar med hänsyn till kryp samt huruvida krypsättningar bör beaktas vid denna typ av dimensionering. Simuleringarna är genomförda enligt de geotekniska förutsättningarna och den planerade byggnationen på Galoppfältet i Täby Park. Som en grund för beräkningarna genomfördes en litteraturstudie där bland annat valet att simulera pelarna med Mohr-Coulomb (MoC), Soft Soil Creep (SSC) och Concrete Model (CM) i Plaxis 2D motiveras. Pelarna simulerades med en axissymmetrisk 2D-modell och i samtliga beräkningar simulerades leran med kryp medan pelarna simulerades både med och utan krypsättningar. En kalibrering mot tidigare forskning på området samt sättningsberäkningar av lera på Galoppfältet genomfördes för att säkerställa den valda modellens lämplighet. Därefter simulerades pelare med olika geometriska förutsättningar och varierande uppfyllnadshöjd. En sensitivitetsanalys gjordes även för att åskådliggöra vilka av de osäkra parametrarna som ger stor påverkan på resultatet. Simuleringarna visade att det antagligen är lämpligt att djupförstärka leran med multicementpelare för att uppnå låga sättningar över tid. För en pelardiameter på 800 mm och ett centrumavstånd på 1200 mm uppnåddes följande sättningar med de olika uppfyllnadshöjderna samt de olikamaterial modellerna. Av de testade pelarna ansågs denna geometri mest lämplig för de givna förutsättningarna på Galoppfältet. Detta baseras på den totala sättningen och att vissa pelare gick till brott i simuleringarna för övriga geometrier med större centrumavstånd och mindre pelardiameter. Beräkningarna där pelarna simulerades med SSC- och CM med kryp visade på stor variation sinsemellan. Resultaten med SSC anses felaktigt låga på grund av bristfälliga materialdata och visas därför inte i sammanfattningen. Resultaten med CM utan kryp och MoC utan kryp anses mest trovärdiga om än dock potentiellt för låga eftersom krypsättningar i pelarna inte är inkluderade. Vidare anses CM överlag vara en lämplig modell för att simulera sättningar med kryp i djupförstärkt lera förutsatt att ett tillräckligt underlag för val av materialparametrar finns att tillgå. SSC kan potentiellt vara lämplig enligt resultat från sensitivitetsanalysen förutsatt att materialparametrar kan undersökas för de lokala förutsättningarna. Dock förordas CM för fortsatta studier med krypsättningar i djupförstärkt lera. MoC anses som en god modell om kryp försummas. Med hänsyn till detta anser författarna att kryptester på multicementpelare bör övervägas för att skapa bättre förutsättningar för dimensionering av djupförstärkt lera med krypsättningar. Något som kan ge underlag för dimensionering med högre precision och potentiellt ekonomisk vinning. This master thesis investigates the suitability of using multicement, a mixture of cement and cement kiln dust (CKD), for deep cement mixing (DCM) as soil improvement in an area with high requirements regarding the maximum allowed settlements. This was done by numerical modelling of long-term settlement behaviour for a DCM improved soil. Furthermore, the usability of different material models when considering creep behaviour are studied. The report also investigates whether creep behaviour should be considered or not in this type of simulation. The simulations are done according to the geotechnical conditions and the planned design for an old gallop track in Täby Park, Sweden. A literature review is done as a basis for the simulations performed in Plaxis 2D with an axis symmetric 2D-model. The use of Mohr-Coulomb (MoC), Soft SoilCreep (SSC) and Concrete Model (CM) for the columns are motivated. Creep settlements are included in the clay for all simulations while the columns are simulated both with and without creep settlements. To ensure the suitability of the model, a calibration is done by replication of a research study as well as replication of settlement calculations of the unimproved clay on Galoppfältet. Thereafter different geometric options for the columns and varying fill depths are simulated. Lastly a sensitivity analysis is conducted to display how much the uncertain material properties affect the result. Using multicement columns (MC columns) for DCM seems to be a good method for stabilizing the soil in Galoppfältet to achieve small settlements over time. For columns with a diameter of 800 mm and a center distance of 1200 mm the following settlements were calculated with the different material models for different fill heights. This geometry was considered most suitable for the conditions at Galoppfältet. The two material models which account for creep in the columns show significantly different levels of total settlement. Due to lack of material data the results from simulations with SSC is deemed incorrect and thus not shown in the abstract. Thereby the results from MoC and CM without creep are deemed most credible even though they may be slightly low since they do not consider creep settlements in the columns. Furthermore, the Concrete Model is considered a good model to simulate settlements including creep in improved clay given that the material properties are carefully selected based on testing of the material. Soft Soil Creep may potentially be suitable for columns according to the calibration given that the different material parameters are investigated for the local conditions. However, CMare favoured. Mohr-Coulomb is deemed as a good model if creep settlements are neglected. With regards to this, the authors believe that creep tests of multicement columns should be considered to create improved preconditions for dimensioning of DCM columns with creep. This to improve the accuracy of design and potentially create cost reductions. |
