Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2003, Qupperneq 270

Inngangur
Eitt af því sem ástæða er til að óttast við öfluga jarðskjálfta er ysjun (e. liquefaction),
sérstaklega í lausum sandríkum setlögum. Ekki eru þekkt dæmi um umtalsvert tjón á
mannvirkjum hér á landi vegna ysjunar en fyrirbrigðið er þekkt og nærtækast að benda
á ysjun í Suðurlandsskjálftum 2000, Jón Skúlason o.fl. (2001). Við mat á líkum á ysjun er
algengast að taka mið af bæði niðurstöðum rannsókna á staðnum og prófa á sýnum á
rannsóknastofu. Arið 1998 keypti Rannsóknastofnun byggingariðnaðarins, með stuðn-
ingi RANNÍS, nokkurra ríkisfyrirtækja og verkfræðistofa, nýtt og mjög fullkomið
þríásatæki. I tækinu er meðal annars hægt að prófa sýni við dýnamískt álag þar sem líkt
er eftir áraun frá jarðskjálfta. RANNÍS styrkti einnig vinnuhóp til prófana á helstu efnum
sem talið er líklegt að geti ysjast. Þessum rannsóknum er nú lokið, og var í upphafi gert
ráð fyrir að niðurstöður yrðu birtar í Arbók VFI/TFI. Bæði áður en RANNIS verkefnið
hófst, og einnig eftir að því lauk, hafa Landsvirkjun og Vegagerðin látið prófa efni með
dýnamiskum þríásaprófum. Við ritun þessarar greinar var ákveðið að taka niðurstöður
þeirra prófa með, og taka saman niðurstöður allra þekktra dýnamískra þríásaprófa á
íslenskum jarðefnum.
Þríásapróf
Tækin sem Rannsóknastofnun byggingariðnaðarins keypti árið 1998 voru framleidd af
MTS Systems Corporation. Tækjabúnaðurinn er einn sá fullkomnasti sem fáanlegur var
á almennum markaði. I upphafi var tölvustýring á bæði áslægu álagi á sýni og þrýstingi
umhverfis það. Arið 2002 var svo keyptur viðbótarbúnaður sem gerir kleyft að tölvustýra
bæði póruþrýstingi og rúmmálsbreytingum sýnis meðan prófað er. Nú er því hægt að
tölvustýra öllum þáttum þríásaprófsins. Tölvubúnaður sér einnig um að lesa af mælum
og skrá aflestra. Við prófun er fylgst með áslægu álagi á sýni, áslægri formbreytingu,
póruþrýstingi, rúmmálsbreytingu sýnis og þrýstingi umhverfis sýni. Tíðni aflestra við
dýnamisk þríásapróf er gjarnan höfð 50 Hz, þ.e. lesið er af öllum nemum 50 sinnum á
sekúndu.
Markmiðið með ysjunarrannóknum er að finna hvenær tiltekið jarðefni, við ákveðna
rúmþyngd og ytri spennur, ysjast af völdum sveifluálags. í þessum tilgangi eru
framkvæmd svokölluð álagsstýrð þríásapróf. Þetta þýðir með öðrum orðum að leitast er
við að halda mesta álagi í hverri sveiflu stöðugu frá einni
sveiflu til annarrar. Formbreyting sýnis eykst eftir því sem
álagssveiflum fjölgar. Formbreytingin getur aukist mjög
hratt þegar líður á próf, og gerir það miklar kröfur til
viðbragðsflýtis og nákvæmni tækjabúnaðar. Einnig má
framkvæma streitustýrð þríásapróf (sama formbreyting í
öllum sveiflum) en slík próf eru ætluð til annars en ysjunar-
rannsókna.
Aður en próf hefst þarf meðal annars að ákveða stærð álags
í hverri sveiflu og þrýsting umhverfis sýni. Sú venja hefur
skapast að nota sveifluálag í formi sínus-bylgju með tíðnina
1 Hz, en aðrar stærðir ákvarðast af eðli þess efnis sem próf-
að er hverju sinni.
Að þríásaprófi loknu eru reiknaðar út nokkrar kennistærðir
sem notaðar eru við framsetningu niðurstaðna. Helstu
kennistærðir álagsstýrðs prófs eru: spennuhlutfall (SR),
póruþrýstings-hlutfall (U) og streita í sveiflu (elia).
Niðurstöður prófa eru venjulega settar fram sem samband
spennuhlutfalls og þess sveiflufjölda sem þarf til að ná fram
ákveðinni streitu, eða ákveðnu póruþrýstingshlutfalli.
2 6 6 | Árbók VFl/TFÍ 2003