SOVELTAMISOHJE. ISO-maaluokituksen soveltamisohje Suomessa

Transkriptio

1 SOVELTAMISOHJE ISO-maaluokituksen soveltamisohje Suomessa SFS-EN ISO Geotekninen tutkimus ja koestus. Maan tunnistaminen ja luokitus. Osa 1: Tunnistaminen ja kuvaus. SFS- EN ISO Geotekninen tutkimus ja koestus. Maan tunnistaminen ja luokitus. Osa 2: Luokituksen perusteet

2 SFS EN ISO Esipuhe Tämä soveltamisohje koskee seuraavia standardeja SFS-EN ISO Geotekninen tutkimus ja koestus. Maan tunnistaminen ja luokitus. Osa 1: Tunnistaminen ja kuvaus. (Geotechnical investigations and testing. Identification and classification of soil. Part 1: Identification and description.) ja SFS- EN ISO Geotekninen tutkimus ja koestus. Maan tunnistaminen ja luokitus. Osa 2: Luokituksen perusteet. (Geotechnical investigations and testing. Identification and classification of soil. Part 2: Principles for classification). Näistä standardeista käytetään jatkossa nimeä ISOmaaluokitus. Ohjeiden avulla maan tunnistaminen, kuvaus ja luokitusten perusteet voidaan ottaa käyttöön Suomessa. Soveltamisohjeessa käsitellään myös Geoteknistä maaluokitusta (K.-H. Korhonen, R. Gardemeister, M. Tammirinne, Geotekninen maaluokitus. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, Geotekniikan laboratorio, tiedonanto 14. Otaniemi, toukokuu 1974). Tästä luokituksesta käytetään jatkossa nimeä GEO-luokitus. Tässä ohjeessa käsitellään tarkimmin niitä kohtia, joihin mahdollisia tarkennuksia tarvitaan. Tämän ohjeen käyttö edellyttää standardien SFS-EN ISO ja -2 samanaikaista käyttöä. SFS-käsikirjassa 179-1( Geotekninen tutkimus ja koestus. Osa 1: Maan ja kallion luokitukset) on rinnakkain suomenkielinen ja englanninkielinen standardi, jolloin mahdollisten uusien termien ymmärtäminen on helpompaa kuin pelkästään suomenkielisestä standardista. Tämän ohjeen sisällön numerointi on sama kuin standardeissa. ISO-maaluokituksen ensimmäioisessä osassa on voimakkaasti korostettu maan tunnistamista ja kuvausta ilman laboratoriotutkimuksia maastossa tehtävien havaintojen ja koestusten avulla. Osassa 2 on esitetty laboratoriokokeisiin perustuva maan luokittaminen. GEO-luokituksen nimenantoperusteena ovat selkeät lukuarvot, mutta ohjeessa on myös kuvattu perusteellisesti silmämääräisiin havaintoihin ja näytteen käsin tehtäviin tutkimuksiin perustuva arviointi maalajista. GEO-luokituksessa kuvatut maanäytteiden tunnistusmenetelmät ovat sellaisenaan sovellettavissa ISO-maaluokitukseen, ja sen vuoksi tässä soveltamisohjeessa on nämä menetelmät kuvattu ISO-maaluokitusta yksityiskohtaisemmin. Mikään GEO-luokituksessa esitetty menetelmä ei ole ristiriidassa ISO-maaluokituksen vaatimusten kanssa. Matti Lojander AALTO-yliopisto Insinööritieteiden korkeakoulu Yhdyskunta- ja ympäristötekniikan laitos Georakentaminen

3 SFS EN ISO SFS-EN ISO Geotekninen tutkimus ja koestus. Maan tunnistaminen ja luokitus. Osa 1: Tunnistaminen ja kuvaus. (Geotechnical investigations and testing. Identification and classification of soil. Part 1: Identification and description.) 1. Soveltamisala Standardin osa 1 käsittelee maan yleistä tunnistamista, jota voidaan kenttätyössä soveltaa suoraan maan rae- ja rakenneominaisuuksien määrittämiseen silmämääräisesti ja manuaalisesti. Standardin osa 1 ei sisällä raekoon lisäksi mitään lukuarvotaulukoita. GEO-luokitus sisältää sekä geoteknisen maalajiluokituksen että maalajien ja maaperän kuvauksen. GEO-luokituksen liiteosassa esitetään perusteellisesti maalajien tunnistaminen ilman laboratoriokokeita. Tässä soveltamisohjeessa on kuvattu ISOluokitusta laajemmin nämä tunnistamismenetelmät, jotka ovat pääpiirteissään samat molemmissa luokituksissa. Geoluokituksessa on kaikille maalajiluokituksessa, maalajien kuvauksessa ja maaperän kuvauksessa mainituille ominaisuuksille esitetty selkeät lukuarvorajat. GEO-luokituksen lukuarvot ja myös eräät kuvauksessa käytettävät nimitykset poikkeavat Standardin osan 2 luokituksessa esitetyistä lukuarvoista (esim. sanalla pehmeä kuvataan GEO-luokituksessa suoraan hienorakeisten maakerrosten suljettua lujuutta. ISO-maaluokituksessa nimitys pehmeä kuvaa konsistenssilukua). GEO-luokituskirja on loppuunmyyty, joten tähän on otettu mukaan myös taulukot ja lyhty kuvaus niistäkin menetelmistä, joita ISOmaaluokituksessa ei ole. 2. Velvoittavat viittaukset 3. Termit ja määritelmät 3.1 maa, maa-aines Perusmääritelmän mukaan maa ja maa-aines voidaan jakaa kevyillä mekaanisilla menetelmillä osiinsa. Termiä voidaan käyttää myös tehdystä maapohjasta, joka on tehty joko uudelleen sijoitetusta luonnonmaasta tai samalla tavoin käyttäytyvistä keinotekoisista materiaaleista.

4 SFS EN ISO Maan tunnistaminen 4.1 Yleistä Standardin osan 1 luokituksella tarkoitetaan yleistä (tai alustavaa) maan tunnistamista, joka voidaan suurelta osin suorittaa maastossa tai yksinkertaisilla laboratoriokokeilla. Näistä kokeista ei tässä yhteydessä välttämättä lasketa ns. indeksiarvoja (mikäli näytteen kuivaaminen tehdään laboratorio-olosuhteissa, voidaan tietysti pienellä lisätyöllä saada myös esimerkiksi vesipitoisuuden arvo). Kummassakin ohjeessa on selkeästi korostettu tämän tunnistamisen olevan likimääräinen, joka voidaan tehdä maasto-olosuhteissa esim. näytteenoton yhteydessä. Maan tunnistaminen ja kuvailu tehdään standardissa kuvan 1. kaavion avulla. Ensimmäiseksi selvitetään onko kyse luonnonmaasta vai rakennetusta pohjasta. ( Kaavio maan tunnistamiseksi ja kuvailemiseksi (ISO-luokitus s. 18). Kaavion suomennoksessa on virhe SORA ja HIEKKA nimittämisen kohdalla, jossa kulkukaaviossa kysytään Ovatko useimmat rakeet >200mm? pitää olla > 2mm). Tehdystä maapohjasta selvitetään muodostuuko maa-aines luonnon materiaaleista vai rakennetuista materiaaleista. Erikseen vaaditaan erottelemaan hallitusti rakennettu täyte (valvottu sijoittaminen) ja hallitsematon rakennettu maa (valvomaton sijoittaminen). Luonnonmaan tutkimuksen toinen vaihe on selvittää onko kyseessä orgaaninen maaaines. Määrittely tehdään aistinvaraisesti havaittavan orgaanisen aineksen ja värin sekä mahdollisen hajun perusteella. Hajua voidaan tehostaa kuumentamalla tai kostuttamalla näytettä. Hienorakeinen maa, jossa on runsaasti humusta, ei ole muovailtavaa, vaan murtuu ja repeilee helposti. Humus sitoo vettä, ja runsaasti humusta sisältävä maa on usein märkää ja kutistuu voimakkaasti kuivuessaan. Kolmannessa vaiheessa selvitetään maa-aineksen tiheyden perusteella onko kyseessä vulkaaninen maa-aines. Seuraavaksi poistetaan 63 mm rakeet ja verrataan niiden painoa muuhun maaainekseen, jolloin saadaan selville onko kyseessä kivet tai lohkareet (>200mm). Tämä tehdään useimmiten maastossa ja se on raportoitava. Hienon ja karkean maa-aineksen ero määritetään selvittämällä tarttuuko märkä maaaines yhteen. Hiekan ja siltin erottaminen toisistaan märkänä saattaa olla vaikeaa, jolloin näytteen kuivaamien helpottaa merkittävästi tulkintaa. Tämän jälkeen määritys tarkentuu yksityiskohtaisemmaksi luvuissa 4.3 ja luvussa 5 esitettyjen menetelmien avulla.

5 SFS EN ISO GEO-luokituksen ensimmäisessä luvussa on lueteltu maalajien ja maakerrosten tärkeimmät luokitusominaisuudet ja geotekniset ominaisuudet (Taulukko 1). Taulukko 1. Maalajien ja maakerrosten merkittävimmät luokitusominaisuudet ja geotekniset omnaisuudet (GEO-luokitus). Luokitusominaisuudet Humuspitoisuus Lajitepitoisuus Raekokosuhde Rakeiden pyöristyneisyys ja muoto Plastisuus Tiiviys Vesipitoisuus Sensitiivisyys Maatuneisuus Geotekniset ominaisuudet Kokoonpuristuvuus ja muodonmuutosominaisuudet (Deformaatio-ominaisuudet) Lujuusominaisuudet Hydrauliset ominaisuudet Routivuus Lämpötekniset ominaisudet Geoteknisillä ominaisuuksilla tarkoitetaan pääasiassa maa- ja pohjarakenteiden geoteknisessä suunnittelussa käytettäviä ominaisuuksia. Eräät geotekniset ominaisuudet ovat joidenkin luokitusten luokitusperusteita. GEO-luokituksessa on käytetty maaperän kuvauksessa mm. leikkauslujuutta, konsolidaatiotilaa ja routivuutta. GEO-luokituksessa ensimmäiseksi tehdään jako maalajiryhmiin. Jako tapahtuu geologisen syntytavan, rakeisuuden ja humuspitoisuuden perusteella. Taulukossa 2 on esitetty GEO-luokituksen maalajiryhmät. Alkuperäisessä GEO-luokituksessa eloperäiseksi maalajiksi kutsutaan maalajia, joka sisältää > 20 % eloperäistä ainesta. Maalajien kuvauksessa on kuitenkin myös silttinen lieju ja savinen lieju (eloperäistä ainesta 6 20 %). Myöhemmin asiaa on täsmennetty siten, että rajaksi on otettu 6 %. RIL Pohjarakennusohjeet: Eloperäisiä maalajeja ovat lieju ja turve. Turve on muodostunut maatumisasteeltaan vaihtelevista kasvien jätteistä. Liejun humuspitoisuus on > 6 %, mutta sen pääaineksena on mineraaliaines, jonka lajitepitoisuuden perusteella lieju nimetään silloin, kun humuspitoisuus on 6 20 % (savinen lieju, silttinen lieju). Jos humuspitoisuus on > 20 paino-%, niin maalajin nimi on lieju.

6 SFS EN ISO Taulukko 2. Geotekninen maalajiluokitus. Maalajiryhmät Maalajiryhmä Lyhennys Ominaisuudet Eloperäiset maalajit E Maalaji koostuu pääasiallisesti eloperäisestä aineksesta tai sisältää eloperäistä ainesta > 20 % Hienorakeiset maalajit H Lajittuneet hienorakeiset maalajit Hienoainespitoisuus ( 0,06 mm) < 50 % Humuspitoisuus 20 paino-% Karkearakeiset maalajit K Lajittuneet karkearakeiset maalajit Hienoainespitoisuus < 50 % Moreenimaalajit M Lajittumattomat, useita eri lajitteita sisältävät maalajit 4.2 Raekoko Peruslajitteet koostuvat vain yhtä raekokoaluetta edustavista rakeista. Näitä lajitteita tarkennetaan alalajitteen nimillä karkea (C), Keski- (M) tai hieno (F). Raekokolajitteet ISO-maaluokituksessa (Taulukko 3.) poikkeavat GEO-luokituksesta (Taulukko 4.) sen verran, että GEO-luokituksessa alalajitteiden rajoina ovat 0, mm ja ISO-maaluokituksessa vastaavasti 0, mm. Tämä ero ei ole käytännössä mitattavissa. Taulukko 3. Raekokokolajitteet (ISO-maaluokitus). Maalajitteet Alalajitteet Tunnukset Raekooot mm Hyvin karkea maa Suuret lohkareet Lohkareet Kivet Lbo Bo Co >630 > > Karkea maa Sora Karkea sora Keskisora Hieno sora Gr CGr MGr FGr > > >6, >2,0...6,3 Hieno maa Hiekka Karkea hiekka Keskihiekka Hieno hiekka Siltti Karkea siltti Keskisiltti Hieno siltti Sa CSa MSa FSa Si CSi MSi FSi >0, ,0 >0, >0,2...0,63 >0, ,2 >0, ,063 >0,02...0,063 >0, ,02 >0, ,0063 Savi Cl <0,002

7 SFS EN ISO EHDOTUS: Jotta esim. leikkauspiirustuksissa samanaikaisesti esitetyt GEOluokituksen ja ISO-maaluokituksen mukaiset maalajimerkinnät eivät menisi sekaisin, ehdotetaan ISO-maaluokituksessa käytettäväksi seuraavia merkintojä: Hiekka, Sa merkitään Sn Siltti, Si merkitään Sl Taulukko 4. Kivennäismaalajien lajitteet. (GEO-luokitus) Päälajite Alalajite Rakeiden läpimitta, mm Nimi Lyhennys Savi Sa 0,002 Siltti Si >0, ,06 Hienosiltti Keskisiltti Karkeasiltti >0, ,006 >0,006...>0,02 >0,02...0,06 Hiekka Sora Hk Sr Hienohiekka Keskihiekka Karkeahiekka Hienosora Keskisora karkeasora >0,06...2,0 >0,06...0,2 >0,2...0,6 >0,6...2,0 Kivet Ki Pienet kivet Suuret kivet Lohkareet Lo >600 >2,0...60,0 >2,0...6,0 >6,0...20,0 >20,0...60,0 > > > Geoteknisessä maaluokituksessa maalajien nimitysperusteita ovat humuspitoisuus ja lajitepitoisuus (Taulukko 5.), sekä moreenimaalajieissa myös geologinen syntytapa. Taulukko 5. Maalajit (GEO-luokitus) Maalajiryhmä Maalaji Lyhennys Lajitepitoisuus, paino- % Savi Hienoaines Sora Eloperäiset Turve Tv maalajit Lieju Lj Hienorakeiset Savi Sa 30 maalajit Siltti Si Karkearakeiset Hiekka Hk <50 <50 maalajit Sora Moreenimaalajit Silttimoreeni Hiekkamoreeni Soramoreeni Sr SiMr HkMr SrMr Raekoko d50, mm <30 50 <5 <0,06 >0, <5 >50 > >5 <0, >0, >50 >2

8 SFS EN ISO Huom. Moreenimaalajeilla lyhenteessä on aina kaksi isoa kirjainta: d50-raekokoa vastaava lyhenne (Si, Hk, Sr) sekä moreenia vastaava lyhenne Mr. Moreeniksi sanotan jäätikön toimintojen tuloksena syntytnyttä lajittumatonta maalajia. Moreeni sisältää toisiinsa sekoittuneena useita ei lajitteita. (GEOluokitus). Pelkästään rakeisuuden perusteella (taulukko 5.) nimitetty moreeni ei aina ole syntavaltaan moreenia. Hiekkamoreeni on Suomen yleisin maalaji. Turve on muodostunut maatuneisuusasteeltaan vaihtelevista kasvien jätteistä. Liejun humuspitoisuus on > 6 %, mutta sen pääaineksena on mineraaliaines. 4.3 Sekarakeiset maat Yleistä SFS-käsikirjan suomennokseen on jäänyt virhe välikerroksen maalajitteen merkinnästä grclsa. Alaviiva sa:n alta on jäänyt pois Päälajite Sekarakeisen karkean ja hienon maan erottamien perustuu kuivalujuuteen (kohta 5.6) ja plastisuuteen (kohta 5.8). Sekarakeisen karkean maan päälajite määritetään raekoon perusteella. Sekarakeisen hienon maan päälajite määritetään hienon lajitteen plastisuuden (kohta 5.8) eikä rakeisuuden mukaan Toissijaiset lajitteet Pelkästään rakeisuuteen perustuvassa luokituksessa (SFS- EN ISO , Liite B) lisänimi sorainen tai hiekkainen annetaan silloin kun ao. lajitetta on 20 % % 63 mm rakeista. Tällaisten arvojen selvittämien silmämääräisesti on erittäin vaikeata, ja kuvausta voidaan täsmentää sanoilla hieman tai hyvin. Luokituksen toisessa osassa on opastavassa liitteessä B annettu taulukossa B1 näille määritelmille ohjearvot. Vastaavasti hieman silttinen tai hieman savinen lisämääre tulee silloin kun ao. lajitetta on 5 %...15 % 63 mm rakeista. Luokituksessa on myös silttinen savi (Si-lajitetta % 0,063 mm rakeista). Mikäli karkearakeisessa maassa on kahta lajitetta suunnilleen yhtä suuret määrät, tulee kauttaviiva lisätä asianomaisten termien väliin (Gr/Sa). Tämä merkintä on erittäin käyttökelpoinen, sillä esim. grsa ja sagr voivat poiketa ominaisuuksiltaan erittäin paljon.

9 SFS EN ISO Geoteknisessä maaluokituksessa maalajit saavat lisämääreen savipitoisuuden perusteella taulukon 6. mukaisesti. Siltti-, hiekka- ja soramaalajeja kuvataan taulukon 7. mukaisesti ja moreenimaalajeja taulukon 8. mukaisesti. Taulukko 6. Hienorakeisten maalajien kuvaus savipitoisuuden perusteella. (GEOluokitus). Savipitoisuus, % Nimitys Lyhennys 10 ei vaikuta nimitykseen - > savinen siltti sasi > laiha savi lasa >50 lihava savi lisa ISO-luokituksessa olevaa silttistä savea (sicl) ei GEO-luokituksessa ole. Taulukko 7. Siltti-, hiekka- ja soramaalajien kuvaus lajitepitosuuden perustella. (GEO-luokitus). Nimitys Lyhennys Selitys hiekkainen siltti hksi siltin hiekkapitoisuus % silttinen hiekka sihk hiekan silttipitoisuus 30...<50% sorainen hiekka srhk hiekan sorapitoisuus % hiekkainen sora hksr soran hiekkapitoisuus 30...<50% Taulukko 8. Moreenimaalajien kuvaus lajitepitoisuuden perusteella. (GEO-luokitus). Nimitys Lyhennys Selitys hiekkainen hksimr silttimoreenin hiekkapitoisuus 30% silttimoreeni silttinen sihkmr hiekkamoreenin silttipitoisuus 30% hiekkamoreeni sorainen srhkmr hiekkamoreenin sorapitoisuus 30% hiekkamoreeni hiekkainen soramoreeni hksrmr soramoreenin hiekkapitoisuus 30% Taulukoiden 7. ja 8. mukaisesti annetaan vain yksi lisämääre. Kuvaus tehdään hienompirakeisen lajitteen perusteella. 4.4 Plastisuus Koheesiomaiden tunnistaminen plastisten ominaisuuksien perusteella tapahtuu kohdissa esitetyllä menetelmillä. Näiden perusteella voidaan päätellä maalla olevan pieni tai suuri plastisuus. Tarkka määritys tehdään selvittämällä juoksuraja ja plastisuusraja

10 SFS EN ISO (kieritysraja) (Osa 2 kohta 4.4). ISO-maaluokituksen mukaan kierityskokeella määritettyä plastisuutta kuvataan ilmaisuilla pieni plastisuus ja iso plastisuus (kohta 5.8). 4.5 Humuspitoisuus Humuspitoisuutta tutkitaan ISO-maaluokituksen mukaan hajun ja värin perusteella. Tässä kohdassa kuvataan pienen orgaanisen määrän sekoittumista maahan. Geotenisessä maaluokituksessa ei humuspitoisuueden määritysmnetelmää hienorakeisilla maalajeilla ole manittu. Osassa 2, kohdassa 4.5, taulukossa 4 on esitetty hienorakeisten maalajien kuvaus humuspitoisuuden perusteella kummassakin luokituksessa. 4.6 Turve ja muut orgaaniset maa-ainekset Pääasiallisesti orgaanista ainesta sisältävät maalajit ovat turve, lieju ja humusmaa, joiden tunnistaminen on esitetty taulukossa 9. Taulukko 9. Orgaanisen maan tunnistaminen ja kuvaus. ( ISO-maaluokitus). Suomennoksen otsikossa kirjoitusvirhe maa, p.o. maan. Termi Kuituinen turve Osittain kuituinen turve Amorfinen turve Lieju Humusmaa Kuvaus Kuituinen rakenne, helposti tunnistettava kasvien rakenne, pieni jäännöslujuus Tunnistettava kasvien rakenne, näkyvässä kasvimateriaalissa ei lujuutta Ei näkyvää kasvien rakennetta, taikinamainen olomuoto maatunutta kasvi- ja eläinjäännettä, voi sisältää epäorgaanisia aineksia kasvien jäänteitä, eläviä organismeja ja niiden eritteitä yhdessä epäorgaanisten ainesten kanssa, muodostavat multakerroksen Turve tunnistetaan ja kuvataan maatuneisuusasteen avulla. Kuituinen turve on raakaturvetta, jota kutsutaan maatumattomaksi turpeeksi. Osittain kuituinen turve on keskinkertaisesti maatunutta turvetta, jota kutsutaan osittain maatuneeksi turpeeksi ja amorfinen turve on maatunutta turvetta, jota kutsutaan täysin maatuneeksi. Liejulla tarkoitetaan maatunutta kasvi- tai eläinjäännettä. Humusmaalla tarkoitetaan multaa. GEO-luokituksessa liejulla tarkoitetaan hienorakeista maalajia, jonka humuspitoisuuus on suurempi kuin 6 %.

11 SFS EN ISO Vulkaaniset maa-ainekset Tässä kohdassa on vain yksi lyhyt taulukko ja kuvaavaa vulkaanisen tuhkan kuvauksessa on maininnat: Maalla on alueittain erityiset geotekniset luonteenpiirteet ja Useimmissa tapauksissa maa-aineksella on paikallinen nimi. 4.8 Epäjatkuvuudet ja kerroksellisuus Termiä epäjatkuvuus käytetään kuvaamaan maassa olevia pintoja, jotka erottavat erityyppisiä maa-aineksia tai muodostavat maahan heikkoustasoja. Täsmällisiä ilmauksia ei luokituksessa ole, mutta luokituksessa voidaan käyttää kallioluokituksessa kalliomassa kuvauksessa käytettäviä termejä. Epäjatkuvuudet voivat olla kerrostuneita tai mekaanisia (yleisimpiä ylikonsolidoituneissa maissa). 4.9 Välikerroksellisuus ja sekoittuneet maa-ainekset 4.10 Muodostuman alkuperä ISO-luokituksessa mainitaan, että geologinen alkuperä tulee sisällyttää maan kuvaukseen, jos mahdollista. GEO-luokituksessa on esitetty maaperän kuvauksessa (Taulukko 10). Taulukko 10. Geologiset muodostumat/kerrostumat. (GEO-luokitus Geologiset muodostumat/kerrostumat Jäätikkösyntyiset muodostumat (Glasiaaliset muodostumat) Moreenikerrostumat -mm. pohjamoreenit, reunamoreenit, drumliinit, kumpumoreenit Jäätikköjokikerrostumat - mm. harjut, deltat Kerralliset hienorakeiset kerrostumat -lustosavet Jäätikön jälkeiset muodostumat Postglasiaaliset hienorakeiset kerrostumat Rantakerrrostumat Joki- ja tulvakerrostumat Tuulikerrostumat Suot Maalajit Moreeni Hiekka, sora Savi, siltti Savi, siltti, lieju Siltti, hiekka, sora Siltti, hiekka Siltti, hiekka Turve GEO-luokituksessa korostetaan maaperän kuvauksessa luokitus- ja geoteknisten ominaisuuksien lisäksi geologisten olosuhteiden merkitystä.

12 SFS EN ISO Geoteknisessä suunnittelutehtävässä maapohja jaetaan geoteknisiin maakerroksiin. Geoteknisessä maakerroksessa suunnittelutehtävän kannalta määrävillä luokitus- tai geoteknisillä ominaisuuksilla on joko vakioarvo, tai ne muuttuvat säännönmukaisesti. GEO-luokituksen liitteessä 1/1 1/10 on esitetty maalajien tunnistaminen maalajiryhmittäin. 5. Menetelmät maan tunnistamiseksi ja kuvaamiseksi 5.1 Rakeisuuden määrittäminen Karkearakeisten maanäytteiden maalaji voidaan arvioida silmämääräisesti. Hienorakeisten maalajien tunnistamiseen käytetään lisäksi plastisuusominaisuuksia. Pesun avulla saadaan hienoaines poistettua ja karkearakeisten ainesten osuutta ja ominaisuuksia voidaan kuvata jäännöksen avulla. Kuivalujuuden määritys, täristyskoe ja plastisuuden määritys on ISO-maaluokituksessa kirjattu hienorakeisten maalajien tutkimiseen. Menetelmät kuitenkin soveltuvat myös hyvin sekarakeisten maalajien tutkimiseen esim. routivuutta ja vedenläpäisevyyttä arvioitaessa. 5.2 Raemuodon määrittäminen Raemuotoa tarkastelu silmämääräisesti on mahdollista yleensä vain sorien ja niitä karkeampien maalajien kuvaamisessa. GEO-luokituksessa on kuvattu rakeiden pyöristyneisyyttä (särmikäs, pyöreäsärmäinen, pyöristynyt) ja muotoa (kulmikas, pitkulainen, litteä) kuvien avulla. ISO-maaluokituksessa särmikkyyttä on kuvattu kuudella termillä ja muoto on määritelty termeillä kuutiollinen, litteä ja pitkulainen (Kuva 2). ISO-maaluokituksessa on em. lisäksi kuvattu pinnan rakennetta/laatua termeillä karkea ja sileä. ISO-maaluokituksessa ei termejä ole mitenkään täsmennetty. ISO-maaluokituksessa on opastavassa liitteessä A esitetty myös raemuoto alaluokituksena karkealle maa-ainekselle.

13 SFS EN ISO Mineraalikoostumuksen määrittäminen Mineraalikoostumisen arviointi edellyttää geologisen tiedon hallintaa. ISOmaaluokituksessa on mainittu esimerkinomaisesti sorakeiden mahdollista alkuperää kuvaavia kallioaineksen osia ja hiekkarakeiden mineraaleja. GEO-luokituksessa ei ole minkäänlaista mainintaa mineraalikoostumuksesta. Mineraaleja käsittelevä osa on julkaistu GLO-85:ssä. 5.4 Hienoainespitoisuuden määrittäminen Sekarakeisten maalajien hienoainespitoisuus voidaan määrittää pienellä pesuseulonnalla. 5.5 Maa-aineksen värien määrittämien Kummassakin luokituksessa korostetaan maa-aineksen väriä tuoreena. Väri saattaa muuttua nopeasti ilmassa. ISO-maaluokituksessa suositellaan värikartan käyttöä. 5.6 Kuivalujuuden määrittäminen Kuivatun saven murskaaminen paljain sormin on usein lähes mahdotonta. Siltti murskaantuu helposti ja käsiin tarttuu pölyä. GEO-luokituksessa on hienorakeiset maalajit järjestetty kuivalujuuden mukaan. ISO-maaluokituksessa on eroteltu erilaiset

14 SFS EN ISO lujuusalueet sekä huomatuksessa lueteltu likimain samat asiat kuin GEO-luokituksen taulukossa. 5.7 Täristyskoe Täristyskokeella (ISO-luokitus) tarkoitetaan ravistuskoetta (GEO-luokitus), jossa maanäytettä ravistetaan kädessä ja puristetaan sormien välissä sekä samalla seurataan veden imeytymistä näytteen pinnalta. GEO-luokituksen liitteessä 1/3 on kuvin varustettu ohje ravistuskokeen suorittamisesta. Lähes vedellä kyllästettyä näytettä ravistetaan vaakatasossa ja lyödään voimakkaasti toista kättä vasten. Tämän jälkeen näytettä puristetaan sormien välissä. Siltissä vesi ilmestyy ja häviää nopeasti puristeltaessa. GEO-luokituksen mukaan ravistuskoe soveltuu myös moreenimaalajeille. 5.8 Plastisuuden määrittäminen Kokeella tarkoitetaan kieritysrajan määrittämistä. Pikakokeessa näytettä ei kuivateta eikä kieritysrajan lukuarvoa määritetä. ISO-luokituksessa kuvataan pieneksi plastisuudeksi tapauksta, jossa näytteestä ei voida kierittää kolmen millin paksuista rihmaa, joka osoittaa suurta silttipitoisuutta. Vastaavasti suurta plastisuutta edustavista savinäytteistä voidaan kierittää ohuita rihmoja. GEO-luokituksessa on taulukoitu erilaisille hienorakeisille maalajeille ja silttimoreenille kieritettävän rihman paksuudet millimetreinä. 5.9 Maan hiekka-, siltti- ja savipitoisuuden määrittäminen Hiekan, siltin ja saven rakeisuutta arvioidaan hienontamalla maanäytettä käsissä. Näytettä hienonnettaessa tunnetaan hiekkarakeet ja karkeammat silttirakeet. Yksittäiset silttirakeet eivät kuitenkaan erotu paljaalla silmällä. Savi tarrruu sormiin ja se voidaan poistaa vain pesemällä. Silttiset maat tuhrivat sormet kuivana, mutta siltti lähtee helposti pois käsistä puhaltamalla tai taputtamalla. Koheesiomaita voidaan lisäksi tunnistaa kiillon perusteella. Kiilto määritetään kosteasta näytteestä leikkaamalla näytettä veitsellä. Savipinta on kiiltävä ja silttipinta on himmeä (GEO-luokituksen mukaan jauhomainen). GEO-luokituksessa suositellaan leikattavaksi kuivahkoa tai hieman kosteaa näytettä ISO-luokituksen luonnonkostean maan sijasta Karbonaattipitoisuuden määrittäminen Karbonaattipitoisuus määritetään tiputtamalla laimeaa suolahappoa pisaroittain näytteen pinnalle. Ohjeessa on varoitus mahdollisista myrkkykaasuista pilaantuneen maan tutkimuksissa. GEO-luokituksessa ei ole mainintaa karbonaattipitoisuudesta.

15 SFS EN ISO Menetelmät orgaanisen maan tunnistamiseksi ja kuvaamiseksi Menetelmä perustuu pelkästään hajuun. Orgaanisilla maa-aineksilla on multainen haju. Hajua voidaan tehostaa kuumentamalla maata. Maa-aineksessa olevat hajoavat ja mätänevät yhdisteet voidaan tunnistaa rikivedyn hajusta. GEO-luokituksessa on vain maininta liejusta, jonka haju on epämiellyttävä. GEOluokituksessa kuvataan liejun ja turpeen tunnistamista sekä varsinaiseen luokitukseen kuulumattomia mutaa ja humusmaata. Turpeen lajittelu luokkiin tapahtuu maatuneisuusasteen avulla (Kohta 5.12). GEO-luokituksessa on kuvattu liejun tunnistaminen. Liejua ei ISO-luokituksen maalajeissa mainita. Lieju ei ole märkänä muovailtavaa, vaan se repeilee ja murtuu helposti. Kuivuessaan lieju on kevyttä ja sarvimaista ja kovaa. Lieju kutistuu voimakkaasti kuivuessaan, eikä se turpoa uudelleen kostuessaan. Muta on päasiassa veden mukana kulkeutunutta, veden pohjalle kerrostunutta humusta. Muta on väriltään mustaa myös kuivuessaan. Humusmaa on maanpinnassa oleva kasvukerros, useimmiten ruokamulta Turpeen maatumisasteen määrittäminen Turpeen maatumisaste määritetään puristamalla turvenäytettä kädessä. ISO-luokituksen mukainen jako maatumisasteen mukaan on kuituinen (maatumaton), osittain kuituinen (osittain maatunut) ja amorfinen (täysin maatunut). Turpeen rakennetta voidaan arvioida myös näkyvien kasvinosien perusteella. ISO-luokituksen ja GEO-luokituksen välillä on pientä eroa puristuksen perusteella arvioitavasta. EM. eron selvittäminen vaatisi paljon kokemusta turpeen tutkimisesta. Suomessa on turpeen tutkimisella pitkäaikaiset perinteet ja meillä on paljon käytetty von Postin 10-portaista maatuneisuusasteluokitusta. GEO-luokituksessa on turvemaaljien kuvauksessa Maatuneisuuden lisäksi otettu huomioon myös puisuus. Puisuudella kuvataan turpeen sisällä olevien puunjätteiden ja suon pinnalla levien kantojen määrää tilavuusosina kaivettavasta maamäärästä Menetelmät vulkaanisten maa-ainesten tunnistamiseksi ja kuvaamiseksi 5.14 Konsistenssin määrittäminen ISO-maaluokituksessa koheesiomaan konsistenssia kuvataan käsin tehtävällä puristus- ja kierityskokeella. Käytettävät termit (hyvin pehmeä, pehmeä, jäykkä, kova ja hyvin kova) ovat samoja kuin GEO-luokituksen suljetun leikkauslujuuden perusteella tehtävässä hienorakeisten maakerrosten kuvauksessa. Nämä termit eivät kuitenkaan tarkoita samaa asiaa. Samoin ISO-maaluokituksen maininta pienen plastisuuden omaavista materiaalista tarkoittaa GEO-luokituksessa maalajia, jonka plastisuusluku on < 10. Meillä konsistenssilla on yleensä tarkoitettu hienorakeisten maalajien

16 SFS EN ISO konsitenssirajojen ja niiden ja luonnontilaisen vesipitoisuuden välisiä suhteita samaan tapaan kuin osassa 2. kohdassa 5.4 kuvataan savien ja silttien konstenssilukua. 6. Raportti Standardien ISO ja ISO merkintöjä tulee käyttää kuvaamaan maata kairauspöytäkirjoissa ja rakennusgeologisissa kartoissa. ISO 710-1:1974. Graphical symbols for use on detailed maps, plans and geological cross-sections- Part 1: 1974.General rules and representation ISO Graphical symbols for use on detailed maps, plans and geological crosssections- Part 2. General rules and representation of sedimentary rocks Raportin on aina sisällettävä tekijän nimi, kuvauksen päivämäärä, yksityiskohdat näytteiden alkuperästä, kuvatun maa-aineksen tila, päämaalaji, toissisjaiset maalajit, väri sekä luettelo käytetyistä mrkinnösitä ja muista nimikkeistä. Raportissa tulee mainita, että kuvaus perustuu vain silmämääräisen tarkasteluun ja käsin tehtyyn tunnistukseen (ei sisällä laboratoriokokeita).

17 SFS EN ISO SFS-EN ISO Geotekninen tutkimus ja koestus. Maan tunnistaminen ja luokitus. Osa 2: Luokituksen perusteet. (Geotechnical investigations and testing. Identification and classification of soil. Part 2: Principles for classification.) 1. Soveltamisala 2. Velvoittavat viittaukset 3. Termit ja määritelmät 4. Maaluokituksen perusteet 4.1 Yleistä Maa tulee luokitella maaryhmiksi pelkästään koostumuksen perusteella riippumatta niiden vesipitoisuudesta tai tiiviydestä. Tässä yhteydessä otetaan huomioon rakeisuus, plastisuus, humuspitoisuus ja syntytapa. Geoteknisestä maaluokituksesta poiketaan siten, että plastisuus on otettu keskeiseen asemaan hienorakeisia maalajeja sekä savimineraaleja sisältävien karkeampien maalajien luokituksessa. Kivisyyden ja lohkareisuuden kohdalla ISO-maaluokitus ja GEO-luokitus poikkeavat vähän sekä nimitysten, että prosenttiosuuksien kohdalla. Taulukko 1. Hyvin karkean maa-aineksen luokitus, ISO- ja GEO-luokitus. ISO ISO ISO GEO GEO GEO Lajite Paino-% Nimike Nimitys paino-% Lohkareet <5 pieni lohkare- Lohkareisuus Lohkareeton 10 pitoisuus keskimäär. lohka- > lohkarepitoisuus reinen >20 suuri lohkare- runsasloh- >30 pitoisuus kareinen Kivet <10 pieni kivi- Kivisyys kivetön 10 pitoisuus keskimäär. kivinen > kivipitoisuus >20 suuri kivipitoisuus runsaskivinen >30

18 SFS EN ISO Lajitteet Hyvin karkeiden rakeiden (Lohkareet ja kivet) kohdalla korostetaan sitä, ettei luokitus onnistu kairatuista näytteistä. 4.3 Rakeisuus (Raekokojakautuma) Rakeisuuskäyrän esittäminen tarvitaan edelleen. Jos tiettyjä raekokoja puuttuu, käytetään termiä epäjatkuva. Rakeisuuskäyrän muotoa kuvataan taulukolla, jossa on sekä kaarevuussuhde (C C ) että raekokosuhde C U ). Näiden keskinäistä järjestystä ei ole määritelty. Myös d 50 on edelleen luvallinen termi kuvaamaan raekokojakautumaa yhdessä C C :n ja C U :n kanssa. Taulukko 2. Rakeisuuskäyrän muoto ja raekokosuhde ISO ISO ISO GEO GEO Rakeisuuskäyrän muoto Cu Cc Nimitys Raekokosuhde Cu Suhteistunut >15 1<Cc<3 tasarakeinen 5 Osittain <1 sekarakeinen > lajittunut Lajittunut <6 <1 suhteistunut >15 Epäjatkuva Yleensä suuri Mikä tahansa (yleensä <0,5) 4.4 Plastisuus Plastisuuteen perustuvassa luokituksessa ei ole lukuarvorajoja. Plastisuusluvun raja-arvot voisivat olla 4 (7), 10 ja 25 (USC ja GEO-luokitusta mukaellen). Taulukko 3. Maalajien plastisuus ISO- ja GEO-luokitus ISO ISO GEO GEO Nimitys Plastisuusluku Nimitys Plastisuusluku IP IP(EHDOTUS) ei plastinen <4 Vähän plastinen 10 vähän plastinen Kohtalaisen plastinen > kohtalaisen plastinen erittäin plastinen >25 Hyvin plastinen >25

19 SFS EN ISO Humuspitoisuus Humuspitoisuuden määritysmenetelmästä ei ole teknistä spesifikaatioita. Koodissa opastavassa liitteessä kuitenkin mainitaan mm. polttomenetelmä. Humuspitoisuuden luokittamisen rajat ovat vähän humuspitoinen 2..6 % (< 2 mm, % kuivapainosta), humuspitoinen 6 20 % ja hyvin humuspitoinen >20 %. Geologisen maaluokituksen liejuinen savi ja siltti ovat vähän humuspitoisia. Taulukko 4. Orgaanista maa-ainesta sisältävien maa-ainesten luokitus, ISO- ja GEOluokitus. ISO ISO GEO GEO GEO GEO Maa-aines Humuspitoisuus Maalaji Humuspitoisuus Nimitys Lyhennys Vähän humuspitoinen Savi, Siltti 2 savi, siltti Sa Si Humus Savi >2...6 liejuinen ljsa pitoinen Hyvin humuspitoinen savi >20 Siltti >2...6 liejuinen ljsi siltti Savi > savinen salj lieju Siltti > silttinen silj lieju lieju >20 lieju Lj 5. Muut maan luokittamiseen soveltuvat periaaatteet 5.1. Yleistä 5.2 Hiekkojen ja sorien tiiviyskorrelaatiot ISO-maaluokituksessa tiiviysluvun eli suhteellisen tiiviyden laboratoriomääritysmenetelmää ei ole mainittu. Erikseen kehotetaan vertaamaan tuloksia kenttäkokeiden tuloksiin. GEO-luokituksessa maakerrosten rakenteellista tiiviyttä on kuvattu kuivatilavuuspainon avulla.

20 SFS EN ISO Taulukko 5. Suhteellisen tiiviyden luokitus (ISO-maaluokitus) ja maakerrosten rakenteellinen tiiviys (GEO-luokitus). ISO ISO GEO GEO GEO GEO GEO Termi Suhteellinen tiiviys ID, % Nimitys Kuivatilavuuspaino γd kn/m3 Kuivatilavuuspaino γd kn/m3 Kuivatilavuuspaino γd kn/m3 Kuivatilavuuspaino γd kn/m3 Hyvin Hiekkainen Hiekka Sora Moreeni löyhä siltti Löyhä Löyhä Keskitiivis Keskitiivis > > > > Tiivis Tiivis >16 >18 >20 >21 Hyvin tiivis Hienojen maa-ainesten suljettu leikkauslujuus Suljetun leikkauslujuuden arvoja kuvataan taulukossa 5. termeillä erittäin pieni erittäin suuri. Taulukon alla olevassa suomennoksessa on virhe yksiköissä MPa po. kpa. Hienorakeiset maalajit voidaan luokittaa myös sensitiivisyyden eli häiriintymisherkkyyden perusteella. Luokituksessa on mukana määritelmä myös juoksusavelle (sensitiivisyys >50). Taulukko 6. Hienojen maa-ainesten suljettu leikkauslujuus (ISO-maaluokitus) ja hienorakeisten maakerrosten kuvaus lujuuden perusteella (GEO-luokitus). ISO ISO GEO GEO Saven suljettu leikkauslujuus Suljettu leikkauslujuus cu, kpa Nimitys Suljettu leikkauslujuus erittäin pieni <10 hyvin pehmeä 10 hyvin pieni pehmeä > pieni sitkeä > keskimääräinen kova > suuri hyvin kova >100 hyvin suuri erittäin suuri >300 ISO: Materiaalit, joiden leikkauslujus on suurempi kuin 300 MPa (pitää olla kpa), voivat käyttäytyä kuten heikot kalliot ja ne tulisi luokitella ISO mukaisesti kallioksi.

21 SFS EN ISO Taulukko 6. Hienojen maa-ainesten luokitus sensitiivisyyden mukaan ISO- ja GEOluokitus. ISO ISO GEO GEO Nimitys Sensitiivisyys, St Nimitys Sensitiivisyys, St pieni <8 vähän sensitiivinen 10 keskimääräinen Kohtalaisen > sensitiivinen suuri >30 Hyvin sensitiivinen > Konsistenssiluku Silttien ja savien konsistenssia kuvataan myös konsistenssiluvulla I C (I C =(w L -w)/i P. Vaihtoehtona tarjotaan luokitusta juoksevuusindeksin I L avulla. I L =(w-w P )/I P. Rajoina voidaan tällöin käyttää arvoja 0 ja 1 (Savi on muovailtavaa eli plastista, kun 0<I L <1). Taulukko 7. Silttien ja savien konsistenssiluku IC (ISO-luokitus) ja Maalajien plastisuus (GEO-luokitus). ISO ISO GEO GEO Silttien ja savien konsistenssi Konsistenssiluku IC Nimitys Plastisuusluku IP Hyvin pehmeä <0,25 Vähän plastinen 10 Pehmeä 0,25...0,50 Kohtalaisen plastinen Kova 0,50...0,75 Erittäin plastinen Jäykkä 0,75...1,00 > >25 Hyvin jäykkä >1, Muita käyttökelpoisia parametrejä Listassa on mainittu esimerkinomaisesti muita mahdollisia luokitteluperusteita erikoistapauksessa. Esimerkkinä ei kuitenkaan ole mainittu Geoteknisessä maaluokituksessa maakerrosten kuvaamisessa käytettyä konsolidaatiotilaa.

22 SFS EN ISO Liite A. (opastava) Maaluokitusten perusteet Liitteessä on kirjoitettu luokituksen I osan kaavio taulukkomuotoon. Mukaan on lisätty erikseen esimerkki mahdollisesti tarvittavista alaluokituksista. Tekstissä on myös korostettu, että lisäykset ja laajennukset näihin periaatteisiin ovat mahdollisia kansallisesti tai hankekohtaisesti. Liite B (opastava) esimerkki vain rakeisuuteen perustuvasta maaluokituksesta Liitteen kuvassa B1 on virhe sicl ja clsi kohdalla. Suomennokseen on lisätty huomautus 1 molempien kohdalle. Ylempään huomautus ei kuulu, vaan maalaji on nimeltään clsi. Virhe on myös englanninkielisessä tekstissä ilman huomautusta. Taulukossa B.1 on annettu myös ohjearvot määritteille hieman savinen ja hieman silttinen. LIITE B. (opastava) Esimerkki vain rakeisuuteen perustavasta maaluokituksesta ( ISO-luokitus) LIITE B. Taulukko B.1 Ohjearvot mineraalisten maa-ainesten jakamiseksi eri lajitteiden määrän perusteella. Lajite Sora >40 Hiekka >40 Siltti+savi (hieno maaaines) Lajitteen pitoisuus paino-% materiaalista 63mm >40 lajitteen pitoisuus paino-% materiaalista 0,063mm <20 20 <20 20 < >40 Maa-aineksen nimi Lisänimi sorainen hiekkainen hieman silttinen hieman savinen silttinen savinen savinen silttinen Maa-aineksen nimi Päänimi sora hiekka siltti siltti savi savi Taulokosta B.1 on huomattava, että kolmannessa sarakkeessa tarkoitaan prosenttiosuutta hienoaineksesta eikä koko materiaalimäärästä ( 63 mm). Taulukon B.1 ja Kuvan B.1 sisältö on kuitenkin yhdenpitävä, sillä kuvan alalaidan neliössä hienoainespitoisuus ja savipitoisuus lasketaan koko materiaalimäärästä.

23 SFS EN ISO ISO-luokituksen mukaan maalaji voi saada päänimen savi (Cl) jo 8 % savipitoisuudella (grsicl tai sasicl). Esimerkissä 1 on koottuna muutamia suomalaisten maalajien rakeisuuskäyriä. Esimerkki 1. Maan luokitus pelkästään rakeisuuteen perustuen. Kuva Esimerkki 1. Rakeisuuskäyriä

24 SFS EN ISO Taulukko 1. Esimerkki. Lajitteiden määrät esimerkkikäyriltä. Näyte Soralajite Hiekkalajite Hienoaines- Silttipitoi- Savipitoisuus pitoisuus suus A B C D E Taulukko 2. Esimerkki. esimerkkikäyrien tunnuslukuja ja maalaien nimet Näyte d50 d10 d30 d60 Maalaji ISO Maalaji GEO A 0,013 0,003 0,023 sasicl sasi B 0,030 0,0007 0,013 1 grsacls srhkmr C 0,17 0,04 0,12 0,2 sisa Hk D 4,4 1,4 1,9 4 sagr Sr E 0,13 0,006 0,047 0,13 sagrcl simr

25 SFS EN ISO Kuva B.1 Maan luokitus pelkästään rakeisuuteen perustuen