SGY ympäristö- ja pohjatutkimuspäivä

Transkriptio

1 SGY ympäristö- ja pohjatutkimuspäivä CPTU-kairaus Juha Selänpää Tampereen teknillinen yliopisto

2 CPTU-kairaus Etuja Tarkkuus Toistettavuus Usean eri parametrin samanaikainen mittaus Lähes jatkuva rekisteröinti Nopeus Kustannustehokkuus Käyttö: Maalajien ja kerrosten määritys Geoteknillisten parametrien arviointi Tarjoaa suoraan tuloksia geosuunnitteluun

3 Kärjen osat (huokossuotimellinen malli) Kuvalähde: Kairausopas VI

4 Kärjen suotimet Huokossuodin Rakosuodin Kuvalähde: Sandven 2010 Kuvalähde: Sandven 2010

5 Tulosten esitys Kuvalähde: Kairausopas VI

6 Eurostandardin kairausluokat Kuvalähde: ISO, E

7 Virhelähteet Väärän kärjen valinta (suunnittelija/kairaaja?) 1 t vs. 10 t Korjaamattomien parametrien käyttö (suunnittelija) Varsinkin pehmeissä savimaissa merkittävä virhe Korjattava jatkotulkintaa varten (tekla raakadataa?) Nollalukemien poikkeama Lämpötilan muutos alkunollalukemien lukemisen jälkeen Ylikuormitus Lika liitoksissa jne Inklinaatio Epäkeskinen kuormitus kärkeen Väärä syvyys Kalibrointi Kalibrointikertoimet muuttuneet Syvyyskorjauksen puute kärjen ja vaippavastuksen välillä (suunnittelija) Kerroksellisessa maassa varsinkin merkitystä maalajitulkintaan Kärkikartion ja vaippahylsyn kuluminen Epäonnistunut suotimen kyllästys Väärä puristusnopeus

8 Syvyys [m] Syvyys [m] Väärän kärjen käyttö Kärkivastus [MPa] 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 0 Vaippavastus [kpa] CPTU2 7,5t 8 CPTU2 7,5t 10 CPTU3 0,75t 10 CPTU3 0,75t

9 Syvyys [m] Väärän kärjen käyttö Huokospaine [kpa] CPTU2 7,5t CPTU3 0,75t

10 Nollalukemien poikkeama Kairauksen onnistumista voidaan arvioida alku- ja loppunollalukemien poikkeamasta (erotuksesta) Ulostulon vakaudesta Lämpötilan muutoksesta testin aikana Maa-aineksen tunkeutumisesta kärkeen O-renkaiden aiheuttamasta kitkasta Kosteuden tunkeutumisesta kärkeen Ylikuormituksesta ja sen aiheuttamasta kalibroinnin menetyksestä Kärjen taipumisesta tai paikallisesta myötäämisestä Ruotsalaisten ohjeiden suositus lämpötilariippuvuuteen: 2,0 kpa/ o C Kärkivastus 0,1kPa/ o C Vaippavastus 0,05 0,1 kpa/ o C Huokospaine Kuvalähde: Lunne et al. 1986, Lunne et al mukaan

11 Inklinaatio Kuvalähde: Powell, Lunne 2005

12 Kalibrointi Kalibrointi 6 kk välein tai jos tallenteista ei käy ilmi, että tietoihin ei ole kirjautunut merkittäviä poikkeamia, kalibrointiväli voi olla pidempi. Tai välittömästi, jos ylitetään suurin sallittu kuormitus Kuvalähde: Campanella, Howie 2005 Kuvalähde: Dolva 2010

13 Epäonnistunut suotimen kyllästäminen Kuvalähde: Dolva 2010

14 Epäonnistunut suotimen kyllästäminen Kuvalähde: Dolva 2010

15 Kerroksellisen maan vaikutus kärkivastukseen arvoon vaikuttaa kärjen ala- ja yläpuolinen materiaali Näin ollen kärki alkaa aistia tulevan materiaalin ominaisuuksia jo ennen kuin on tunkeutunut siihen, mutta myös tunkeutumisen jälkeen uuteen materiaaliin, kärki aistii aiemman materiaalin ominaisuuksia. Etäisyys, milloin kärki alkaa aistia uuden materiaalin, riippuu uuden materiaalin jäykkyydestä. Pehmeissä materiaaleissa etäisyys kärjen aistimaan materiaaliin voi olla niin pieni kuin kahdesta kolmeen kärjen halkaisijan verran, kun taas jäykässä materiaalissa aistimista voi tapahtua jo etäisyydellä kärjen halkaisijan verran. Tästä johtuen materiaali paksuuden pitää olla pehmeissä maissa 100 mm ja jäykissä maissa jopa 750 mm tai enemmän, jotta kärkivastuksen arvo vastaa materiaalin täyttä arvoa. kaavassa on esitetty korjauskertoimen määritelmä kärkivastussuhteelle 2. q c*= K c q c2 K c =0,5 (H/1000+1,45) 2 +1,0 Suositeltava korjaus kärkivastuksen arvolle ohuessa hiekkakerroksessa. Kuvalähde: Lunne et al

16 Kärki- ja vaippavastuksen korjaus Huokospaineen vaikutuksen korjaus vaippa- ja kärkivastukseen 1) Vaippahylsyn yläpään poikkipinta-ala 2) Vaippahylsyn pinta-ala 3) Vaippahylsyn alapään poikkipinta-ala 4) Kärkikartion poikkipinta-ala Kuvalähde: ISO, E

17 Kärki- ja vaippavastuksen korjaus Kuvalähde: Lunne et al Mitatut kärkivastukset ja korjatut kärkivastukset

18 CPTU kairauskokeiden suunnittelu Miksi tutkitaan? Mitä tutkitaan? Määritetään kairaukselta vaadittava tarkkuus? Käytettävän kärjen kuormitusväli (rikkoutumisherkkyys) 1t vs 10t Parametrien määritys, maalajikerrokset, kantavan pohjamaan selvitys? Parametrien tarkempi tulkinta vaatii mahdollisimman virheettömät tulokset Kairauspisteen sijainti Etäisyys muihin kairauksiin 2m (tai enemmän, mikäli huuhtelua käytetty) Alkukairausreikä kuivakuoren läpi Herkällä kärjellä voidaan tarvita myös alkukairausreikä karkeiden pintakerrosten läpi (täyttömaa) Lopetussyvyys Onko aiempaa tietoa kovasta pohjasta? Kallio? Kivi? Hiekka? Herkkä kärki rikkoutumisherkempi Aiempi kairaustietoa lähes pakollista/tehtävä viereen painokairaus lopetussyvyyden määrittämiseksi

19 CPTU tulosten tulkintaan tarvittavia tietoja (lisäksi muut kairauksen huomiot) Mittaustieto (tekla +raakadata) Käytetyn kärjen tiedot mm. Mittausten kuormitusrajat/kalibrointiväli Kalibroinnin pvm, kalibrointikertoimet (nollalukemien muuttamiseen) (Huokospaineen mittaustapa, normaalisti u 2 ) Kärkivastuksen korjauskerroin (Vaippakitkahylsyn pään pinta-alat/korjauskerroin) (Kärjen pinta-ala, normaalisti 10cm 2 ) Alkunolla- ja loppunollalukemat sekä ilmoitettava, missä muodossa lukemat ovat Vedenpinnantaso (huokospaine tulkintaa varten) Alkukairausreiän syvyys Alkukairausreiän tekotapa (huuhtelun vaikutus syvemmälle tasolle) Alkukairausreiän teossa läpäisty maa (tilavuuspainon arvausta varten) (Ulkolämpötila kairausta suoritettaessa, inklinaatio ) Lisäksi parametrien tarkempi määritys voi tarvita laboratoriokoetietoja. Eurostandardin myötä lista pidentyy, mitä tietoja suunnittelija saa kairaajalta

20 CPTU seminaari 2014 Aika: klo 8.30 alkaen Paikka: TTY, Rakennustekniikan laitos, Sali RI 207 Järjestäjä; TTY ja liikennevirasto ILMAINEN Ohjelma: 8.30 Ilmoittautuminen ja aamukahvi/ registration and coffe 9:00 Avaus/opening Tilaisuuden avaus, Erkki Mäkelä, Liikennevirasto 9:15 Session 1 Miksi CPTU juuri nyt/ CPTU why now? Tim Länsivaara, TTY, 20 min CPTU development in Norway, Rolf Sandven, 30 min CPTU best practice 1; equipment, procedures and quality assessments, Rolf Sandven, 45 min Discussion/Keskustelua 11:00 Lounas/Lunch 12:00 Session 2 CPTU best practice 2; interpretation of test results, Rolf Sandven, 45 min TUT CPTU experience; Juha Selänpää, 45 min Kahvitauko/Coffee 14:00 Session 3 CPTU kehityshanke/cptu development project, Tim Länsivaara, Juha Selänpää, Erkki Mäkelä, Rolf Sandven, 45 min Konsultin puheenvuoro, Jaakko Heikkilä, 15 min. Discussion/Keskustelua, pj, Erkki Mäkelä 16:00 Tilaisuuden päätös/end of seminar Ilmoittautuminen mennessä /regsitration by 15.10; juha.selanpaa@tut.fi

21 Kiitos! Kysymyksiä? Juha Selänpää

22 Lähteet: Kairausopas VI CPTU/puristinkairaus - puristin-heijarikairaus. Versio Suomen geoteknillinen yhdistys ry. Nummela: Nummelan Kopiopalvelu Oy. s.97 Sandven, R Influence of test equipment and procedures on obtained accuracy in CPTU, Proceedings, 2nd International Symposium on Cone Penetration Testing, Huntington Beach, CA, 26 pp. Lunne, T., Robertson, P. K., & Powell, J. J. M Cone penetration testing. Geotechnical Practice. ISO, E Geotechnical investigation and testing-field testing part, 1. Lunne, T., Eidsmoen, T., Gillespie, D., Howland, J.D Laboratory and field evaluation of cone penetrometers. Proceedings of the ASCE specialty conference In situ 86: Use of in situ tests in geotechnical engineerin, Blacksburg, , American society of engineers. Powell, J. J., & Lunne, T Use of CPTU data in clays/fine grained soils.studia Geotechnica et Mechanica, 27. Dolva, B. K CPTU-seminar i Vegdirektoratet, Statens vegvesen, Teknologirapport;2595, 26. april Campanella, R.G., Howie, J.A Guidelines for the use, interpretation and application of seismic piezocone test data, Geotechnical research group, Department of civil engineering, The university of British Columbia Zuideberg, H.M., Schaap, L.H.J, Beringen, F.L A penetrometer for simultaneous measuring of cone resistance, sleeve friction and dynamic pore pressure. Proceedings of the 2nd European Symposium on Penetration testing, ESOPT-II, Amsterdam, 2, , Balkema Pub., Rotterdam Larsson, R CPT-sondering. Spetstrycksondering med och utan portryksmätning; en situ method for bestämning av lagerföljd och egenskaper i jord; utforande och utvärdering. Swedish Geotechnical Institute, Linköping, Information 15 *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen