Figur 1: a) Spänningar i ett direkt skjuvförsök och spänningsrotation b) Ett prov i metalltrådförstärkt membran för NGI:s direkt skjuvapparat c) Ett prov efter direkt skjuvning.
Artikelförfattare: Qi Jia, Roger Knutsson, Per Gunnvard och Jan Laue, LTU
Bestämning av jordmaterials skjuvhållfasthet är viktigt för dimensionering av såväl geokonstruktioner som förändringar av naturliga formationer. I laboratoriemiljö används skjuvförsök för att bestämma friktionsvinkel, från vilken den dränerade skjuvhållfastheten bestäms. Direkt skjuvförsök och triaxialförsök är två vanligt förekommande typer av skjuvförsök. Ett triaxialförsök är mer avancerat och tidskrävande, vilket kompenseras av mer tillförlitliga resultat. Tillförligheten hos direkta skjuvförsök kan ifrågasättas då den skjuvspänning som uppmäts vid brott inte är den maximala mobiliserade skjuvspänningen på grund av huvudspänningsrotation. Eftersom huvudspänningarna är okända är det omöjligt att ta fram den verkliga skjuvhållfastheten, det vill säga den maximala mobiliserade skjuvspänningen. Användningen av direkt skjuvförsök är mycket populärt tack vare dess enkelhet och låga kostnad, trots att friktionsvinkeln ofta underskattas. Finns det en koppling mellan resultat från direkt skjuvförsök med resultat från triaxialförsök och hur bör egentligen datan utvärderas?
Direktskjuv försök och triaixalförsök
Direkt skjuvförsök är vanligt förekommande i geotekniska laboratorier tack vare sin enkelhet och låga kostnad. Kjellman [1] från Statens geotekniska institut (SGI) utvecklade den första direkt skjuvapparaten, som vidare modifierades av Bjerrum och Landva [2] från Norges geotekniske institutt (NGI). Vid direkta skjuvförsök med NGI:s apparat monteras ett cylindriskt jordprov med en höjd på 20 mm i ett metalltrådförstärkt membran (figur 1b). En horisontalkraft appliceras på den övre delen av jordprovet för att skjuva det med konstant töjning. Eftersom ökningen i horisontell skjuvningspänning orsakar en rotation av huvudspänningarna är dessa endast kända före skjuvningen påbörjas (figur 1a och figur 1c), vilket komplicerar utvärderingen av försöksresultaten. Figur 1c visar ett skjuvat jordprov som demonterats och tagits ut ur membranet. Deformationen påvisar en tydligt spänningsrotation.
