Gruspeler - Bærekraftig løsning for grunnforsterkning i bløt leire
Hovedmålet med denne masteroppgaven er å undersøke effekten av gruspeler på norske leirer, systemets oppførsel under belastning på et fullskala testområde og numeriske beregninger.
Gruspeler (engl. Vibro stone columns) er en globalt utbredt metode for grunnforsterkning. Denne teknikken benytter en bunnmatingsvibrator som penetrerer finkornige jordarter (leire, silt og fin til middels sand) og fyller det skapte rommet med knust stein eller grus som blir komprimert av vibratoren. Som et resultat oppnår man en såkalt gruspel eller steinsøyle i grunnen.
Figur under viser prinsipp for installasjon av gruspeler. Steinsøylene vil være sterkere, stivere og mer permeable enn den omkringliggende jorda, og dermed forbedre jordas oppførsel når det gjelder bæreevne, setningsrespons og drenering.
I Norge har gruspeler så langt fått lite oppmerksomhet, noe som sannsynligvis skyldes svært utfordrende grunnforhold som bløt og sensitiv leire (dvs. kvikkleire). I dag er det fortsatt usikkert om gruspeler kan utføres på en pålitelig måte i svært bløt leire, og om resultatet er tilfredsstillende.
Nyere forskning indikerer at gruspeler er en mer bærekraftig grunnforsterkningsmetode sammenlignet med for eksempel kalksementstabilisering og jetpeler, og at fordelen kan økes ytterligere ved å gjenbruke tilgjengelige overskuddsmasser fra tunnel- og/eller bergskjæringer som tilslag i gruspelene.
Forskningsprosjektet VIBro rEplacement (VIBE)
Prosjektet VIBE, initiert av Keller Geoteknikk i samarbeid med Norges Geotekniske Institutt (NGI), skal undersøke om gruspeler med resirkulert råmateriale er en egnet løsning for grunnforsterkning i norske leirer ved å:
- utføre et fullskala feltforsøk på NGTS testområde på Onsøy (installasjon og forbelasting av vibrosteinsøyler, vurdere et omfattende overvåkingsoppsett),
- validere designparametere ved hjelp av data fra testområdet og numeriske beregninger, samt
- vurdere miljøpåvirkningen av gruspeler med sekundære tilslag.
Masterstudenten undersøker muligheter og begrensninger ved gruspeler i bløte masser i tett samarbeid med NGI.
Oppgaven
- Litteraturgjennomgang om gruspeler, hovedsakelig med fokus på (i) installasjon, (ii) overvåking, (iii) kvalitetskontroll og (iiii) numerisk modellering av vibro-gruspeler.
- Besøk på teststedet på Onsøy under utførelsen av in-situ undersøkelser og måling av instrumentering (f.eks. inklinometer, piezometer, setningsmålinger).
- Tolkning av instrumentering og in-situ-tester: (i) utvikling av poreovertrykk i bløt leire på grunn av installasjon av vibro-gruspeler; (ii) sammenligning av CPTu-resultater utført før og etter installasjon av vibro-gruspeler; (iii) tolkning og visualisering av setninger på grunn av installasjon av vibro-gruspeler og påfølgende belastning på grunn av en fylling.
- Tilbakeberegning av resultatene ved hjelp av elementmetodeprogrammet Plaxis 3D: (i) definere materialparametere; (ii) sammenligning av beregnede setninger og målte setninger; (iii) sensitivitetsstudium, hovedsakelig med fokus på stivhetsparametere for leiren og vibro-gruspeler.
