Pohjatutkimuksen teemailtapäivä CPTU-kairaus tänä päivänä - kalusto ja työmenetelmät Juha Selänpää Tampereen teknillinen yliopisto 10.6.2014
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
Kärjen osat (huokossuotimellinen malli) Kuvalähde: Kairausopas VI
Kärjen suotimet Huokossuodin Rakosuodin Kuvalähde: Sandven 2010 Kuvalähde: Sandven 2010
Kairauksen suoritus lyhyesti Tarkistukset: Kalibroinnin voimassa olo Valitun kärjen kuormitusalueen sopivuus olosuhteisiin Kairauslaitteiston tarkistus ja sen toiminta kohteessa Suodatin, kairatangot, tiivisteet ja raot, kulumiset ja sovitteet, varmuustoiminnot Alkuvalmistelut: Riittävä etäisyys muihin tutkimuspisteisiin CPTU-kairauskokeella on yleensä 2 m. Ilma- tai vesihuuhtelulla tehtyihin kairausreikiin nähden etäisyys vaadittu etäisyys voi olla suurempikin. Alkukairausreikä kuivakuorikerroksen tai karkean täytekerroksen läpi Puristinlaitteiston valmistelut ja puomin suoruuden tarkistus aina ennen kairauksen aloitusta. Kairatankojen poikkeama pystysuorasta olisi oltava alle 2 astetta. Suodattimen ja kärjen asennus ja kyllästys (nestetäyttö) Tärkein vaihe onnistumisen kannalta! Kärjen lämpötilan tasaus maanlämpötilaan Esim. kärjen upottaminen vedellä täytettyyn alkukairausreikään ennen alkunollalukemien lukemista Alkunollalukemien luku Kärjen oltava kuormittamattomassa tilassa
Kairauksen suoritus lyhyesti Kairauksen suoritus: Kairauksen aloitus välittömästi lämpötilatasauksen ja alkunollalukemien ottamisen jälkeen Kärjen laskeminen maanpinnan tasoon tai alkukairausreiän pohjalle Kärjen puristaminen vakionopeudella 20 mm/s (+/-5mm/s Eurostandardi) Syvyystason manuaalinen tarkkailu ja huomioiden ylös kirjaaminen Lopputyöt: Kärjen ylös nostaminen Lopun nollalukemien lukeminen välittömästi noston jälkeen, ettei kärjen lämpötila ehdi muuttua Kärjen kevyt putsaus sallittu ennen loppunollalukemien lukemista, jotta nollalukemat vastaavat kuormittamatonta tilaa Vaurioiden ja kulumien tarkistus Kairauspisteen koordinaattimittaukset tai pisteen merkintä Putsaukset ja huolto Mittausdatan tarkistus *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 6
Kalusto ja mittausparametrit CPT kärjen rakenne eri kapasiteetin mukaan Kuvalähde: Lunne et al. 1997
Mittauslaitteiston toiminta (yleisesti) Kuvalähde: Vaasan ammattikorkeakoulun luentokalvot Kuvalähde: Vaasan ammattikorkeakoulun luentokalvot
Kärjen rakenne Kuvalähde: Selänpää, J. Kuvalähde: Selänpää, J. *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 9
Tulosten esitys Kuvalähde: Kairausopas VI
Reaaliaikainen näkymä Kuvalähde: Selänpää, J. *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 11
Eurostandardin kairausluokat Kuvalähde: ISO, E. 22476-1.2007 *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 12
Virhelähteet Väärän kärjen valinta (suunnittelija) 1 t vs. 10 t Korjaamattomien parametrien käyttö (suunnittelija) Varsinkin pehmeissä savimaissa merkittävä virhe 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) Maalajitulkinnassa merkitystä Kärkikartion ja vaippahylsyn kuluminen Epäonnistunut suotimen kyllästys Väärä puristusnopeus
Väärän kärjen käyttö
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 Kuvalähde: Selänpää, J. Kuvalähde: Lunne et al. 1986, Lunne et al. 1997 mukaan
Inklinaatio Kuvalähde: Powell, Lunne 2005
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
Kärkikartion ja vaippahylsyn kuluminen Kuvalähde: Zuidberg, H.M., Schaap, L.H.J., Beringen, F.L. 1982, Lunne et al. 1997 mukaan
Mittojen tarkistaminen sekä karheuden arvioiminen Kuvalähde: Dolva 2010 *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 19
Epäonnistunut suotimen kyllästäminen Kuvalähde: Dolva 2010
Epäonnistunut suotimen kyllästäminen Kuvalähde: Dolva 2010
Kyllästäminen Kuvalähde: Selänpää, J. *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 22
Kyllästäminen Kuvalähde: Larsson 1992, Lunne et al. 1997 mukaan Kuvalähde: Dolva 2010 *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 23
Kärjen huolto Kärjen huollolla vähennetään laitteiston sisäistä kitkaa Lian poisto jokaisen kairauksen jälkeen raoista ja tiivisteistä O-renkaiden vaihto isomman huollon yhteydessä Suodin tulisi vaihtaa jokaisen kairauskokeen jälkeen Kuvalähde: Selänpää, J. *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 24
Väärä puristusnopeus Kuvalähde: Bemben, Myers 1974, Lunne et al. 1997 mukaan
Kiitos! Kysymyksiä? Juha Selänpää 6.6.2014 13.6.2014 26
Lähteet: Kairausopas VI 2001 - CPTU/puristinkairaus - puristin-heijarikairaus. Versio 1.00-7.6.2001. Suomen geoteknillinen yhdistys ry. Nummela: Nummelan Kopiopalvelu Oy. s.97 Sandven, R. 2010. 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. 1997. Cone penetration testing. Geotechnical Practice. ISO, E. 22476-1.2007. Geotechnical investigation and testing-field testing part, 1. Lunne, T., Eidsmoen, T., Gillespie, D., Howland, J.D. 1986 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, 714-29, American society of engineers. Powell, J. J., & Lunne, T. 2005. Use of CPTU data in clays/fine grained soils.studia Geotechnica et Mechanica, 27. Dolva, B. K. 2010. CPTU-seminar i Vegdirektoratet, Statens vegvesen, Teknologirapport;2595, 26. april 2010. Campanella, R.G., Howie, J.A. 2005 Guidelines for the use, interpretation and application of seismic piezocone test data, Geotechnical research group, Department of civil engineering, The university of British Columbia 2005. Zuideberg, H.M., Schaap, L.H.J, Beringen, F.L. 1982 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, 963-70, Balkema Pub., Rotterdam Larsson, R. 1992 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 Bemben, S.M., Myers, H.J. 1974 The influence of rate of penetration on static cone resistance in Connecticut River Valley varved clay. Proceedings of the European symposium on penetration testing, ESOPT, Stockholm, 2.2, 33-4 Vaasan ammattikorkeakoulun luentokalvot. Saatavilla: http://www.cc.puv.fi/~ot/isa0501_automaatiotekniikan%20perusteet/3-mittaustekniikka/3g%20voiman%20mittaus.pdf *Oma nimi ja esityksen aihe vaihdettava alatunnisteeseen 13.6.2014 27