Forbedrede metoder for måling av hydraulisk konduktivitet i sand og silt
Hovedmålet med denne oppgaven er å forbedre dagens metoder for måling av hydraulisk konduktivitet i sand og silt.
En rekke geotekniske applikasjoner krever høykvalitets input av hydraulisk ledningsevne, f.eks. sugebøtteinstallasjon i sanden, utforming av gravitasjonsbasekonstruksjoner på sanden, vurdering av avgangsdamstrøm, transportanalyser (kjemisk avfall, varme eller CO2) stabilitetsvurderinger mm.
I design er imidlertid oppmerksomheten ofte rettet mot analysemetoden i stedet for selve den hydrauliske ledningsevnen, noe som gir feilaktige resultater. Ingen annen egenskap av betydning vil sannsynligvis ha et tilsvarende stort verdiområde, fra grovkornet til finkornet jord. Den hydrauliske ledningsevnen kan endres med opptil 10 størrelsesordener!
Den hydrauliske ledningsevnen til granulær jord avhenger hovedsakelig av tverrsnittsarealet til porekanalene, som er sterkt påvirket av egenskapene til de minste kornstørrelsene. Pålitelige, direkte målinger av hydraulisk ledningsevne i sand med og uten finstoff er generelt utfordrende med tanke på den skadelige effekten av sandrekonstitusjon på partikkelorientering og tilstand.
For å forbedre bransjepraksis for karakterisering av permeabiliteten til geomaterialer ble NGI-prosjektet SP14 GeoPerm etablert i 2020. NGI tilbyr å gjennomføre et MSc-program parallelt med dette prosjektet med tema in-situ hydrauliske konduktivitetsmålinger i sanden.
En liste over potensielle aktiviteter, som kan være en del av masteroppgaven og/eller forprosjektet, er gitt nedenfor og kort forklart i teksten. Det endelige arbeidsomfanget vil bli diskutert og avtalt mellom studenter og veiledere.
- Omfattende litteraturgjennomgang
- Effekt av anisotropi av hydraulisk ledningsevne i elementskala laboratorietester (horisontal og vertikal strømning)
- Laboratoriemodelltesting av in-situ verktøy i NGIs testboks (1g modelltesting)
Tilbakeberegning av laboratorietester av in-situ verktøy ved bruk av finite element-simuleringer med stor tøyning - Parametrisk studie ved bruk av finite element-analyser av små tøyninger for utvalgte metoder
- Foreslå nye tolkningsmetoder for utvalgte in-situ-teknikker basert på aktivitetene ovenfor
- Evaluering av virkningen av ny tolkningsmetodikk
- 2D desktop tanktesting, Effekt av prøveforstyrrelse på den målte hydrauliske ledningsevnen
En litteraturgjennomgang bør gjennomføres for å presentere en oversikt over tilgjengelige in-situ teknikker for måling av hydraulisk ledningsevne. Som en del av litteraturgjennomgangen bør viktige aspekter ved hver metodikk skisseres, inkludert testanvendbarhet, reliabilitet osv.
Fra tidlig 2022 vil laboratorietesting av in-situ-teknikker bli utført i en 1g testbing ved NGI. Studenten skal gjennomføre tester ved bruk av valgt metodikk fra litteraturgjennomgangen og analysere resultatene.
Det vil være muligheter for å utføre elementskalatesting på tilsvarende sandprøver som i storskala testbingen. Finite element-analyser kan støtte funnene fra laboratorietester, f.eks. tilbakekalkulering av laboratorieresultater, parametrisk studie, effekt av god utvikling ved bruk av store tøyninger finite element analyser mm.
Det oppfordres til å kombinere resultatene fra aktivitetene ovenfor til anbefalinger for reviderte tolkningsmetodikk og evaluering av den reviderte tolkningsmetodikkens innvirkning.
Aleksander Sæthereng Gundersen
Prosjektingeniør I Analyse og modellering aleksander.sethereng.gundersen@ngi.no+47 418 41 333