Geoteknisk undersøkelse

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Crystal Clear app messenger.pngUoversatt: Denne artikkelen er delvis på engelsk, og ikke fullstendig oversatt til norsk.

Geoteknisk undersøkelse er de metoder som benyttes i geoteknikk og ingeniørgeologi.

Jordprøver[rediger | rediger kilde]

Jordprøver tas enten i "omrørt" eller uforstyrret tilstand; men uforstyrrede prøver er ikke helt uforstyrrede. En omrørt prøve er når strukturen av jord har blitt endret tilstrekkelig til at tester av srukturelle egenskaper til jord ikke vil være representative for in-situ forhold, og bare egenskaper til jordpartikler kan bestemmes nøyaktig. En uforstyrret prøve er når forholdene i jordprøven er nær nok til forholdene i jord in-situ til tester av strukturegenskaper av jord for å brukes som omtrentelige egenskaper til jord in-situ.

Jordprøver kan tas ved hjelp av ulike typer av prøvetakere; noen tar bare bulkprøver, mens andre kan ta relativt uforstyrrede prøver. Prøver kan tas med metoder så enkle som å grave ut jord fra site ved hjelp av en spade. Prøver tatt på denne måten er bulkprøver. Mer avanserte prøvetakingsmetoder omfatter split-spoon prøvetakere, stempelprøvetakere, og press prøvetakere. Standard Penetration Test prøvetaker er en split-spoon prøvetaker, og det er tilsvarende prøvetakere med større prøvetønner. SPT test returns en prøve og providing in-situ jorddata. SPT prøver er omrotede prøver, men prøver fra større split-spoon prøvetakere kan anses som relativt uomrotede. Stempel prøvetakere er tynn-veggede metallsylindre som har et stempel i tuppen. Prøvetakere presses ned i bunnen av et borehull med stempel på jordoverflaten mens sylinderen glir over det. Disse prøvetakere vil gi uomrotede prøver i bløt jord, men er vanskelig å presse ned i sand og stive leirer, og kan bli ødelagt (compromising prøve) hvis grus påtreffes. Pitcher Barrel prøvetaker er en direct-push prøver tilsvarende stempel prøvetakere, unntatt at det er ikke stempel. Det er pressure-relief hull nær toppen av prøver for å hindre trykkoppbygning av vann eller luft over jordprøven.

Laboratorieprøver[rediger | rediger kilde]

En lang rekke med laboratorieprøver kan gjøres på jord for å måle ulike jordegenskaper. Noen jordegenskaper er iboende i sammensetning av jordmatrisen og er ikke påvirket av jordomroting, mens andre egenskaper avhenger av strukturen til jorden i tillegg til sammensetningen, og kan bare testes effektivt på relativt uforstyrrede prøver. Noen jordtester måler direkte egenskaper til jord, mens "indeks egenskaper" gir nyttig indirekte informasjon om jord.

  • In-situ tetthet. Denne test forutsetter uomrotede prøver og måler bulktetthet av jord.
  • Vanninnhold. Denne test måler vanninnhold i jord, normalt uttrykt i prosent av vekt av vann til tørrvekt av jord.
  • Analyse av kornfordeling anvender sikter og hydrometer-prøver. Disse testene gjøres på tørket jord og trenger ikke uomrotede prøver, og bestemmer fordeling av kornstørrelse i jordprøve.
  • Atterbergsgrense (ASTM D4318). Disse tester bestemmer vanninnhold som andel av jord mindre enn 2 mm kornstørrelse transitions fra en brittle solid to a plastisk solid, og fra en plastisk fast stoff til en flytende væske. Resultatet kalles plastisk grense og flytegrense. Plastisk Index er forskjell mellom flytegrense og plastisk grense, og er range of vanninnhold over som jord acts as a plastisk solid. Atterbergsgrense brukes for å undersøke om jord vil opptre primært som silt eller leire, og om den er "highly plastisk".
  • Expansion Index Test. Denne test bruker en remolded prøve av jord for å estimere andel av ekspansjon som kan forventes i svellende jord på grunn av endringer i vanninnhold.
  • Direkte skjærtest (ASTM D3080)
  • Unconfined Compression (UC) (ASTM D2166)
  • Triaksial skjærtest
    • CD – Consolidated drained
    • CU – Consolidated undrained (ASTM D4647)
    • UU – Unconsolidated undrained (ASTM D2850)
  • Ødometertest – including consolidation (ASTM D2435) and swell tests (ASTM D4546) se tests measure vertikal bevegelse av jord under ulik belastning og saturation forhold.
  • Jord Suction Test (ASTM D5298)
  • Kompaksjonstest – Standard Proctor (ASTM D698), Modified Proctor (ASTM D1557), and California Test 216. Disse tester brukes for å bestemme maksimum bulktetthet som en jordprøve kan kompakteres til gitt en spesifikk kompaksjonsenergi. Jordprøve deles opp hvor hver del bringes til ulike vanninnhold ved å tilsette vann eller tørking, and kompakteres til a mold using a spesifikt antall av slag med en hammer of standard størrelse and vekt som faller en spesifikk distanse. Tetthet obtained varies with different moisture contents; "maximum density" is highest obtained at any moisture content, while "optimum moisture" is moisture content at som maximum density is obtained. This test is used primarily for providing field control for jordwork, where typical specifications will require that jord be compacted to at least a certain percentage of maximum density obtained in a compaction test.
  • California Bearing Ratio (ASTM D1883) Test. Denne testen måler respons of a compacted prøve of jord eller aggregat to a bearing pressure, and brukes primarily for design of pavement sections. This test was developed by CalTrans, but is no longer used in CalTrans pavement design method. It is still used by or agencies as a cheap method to estimate resilient modulus.
  • R-Value Test. (California Test 301) This test måler lateral response of a compacted prøve of jord or aggregate to a vertically applied pressure under specific forhold. This test is used by CalTrans for pavement design, replacing California Bearing Ratio test.

Fundamentering[rediger | rediger kilde]

En bygnings fundamentering fordeler belastning fra bygning og/eller strukturer til jord. Geoteknisk ingeniører utformer fundamenteringer basert på belastningskarakteristika av struktur og egenskaper til jord og/eller grunnfjell på stedet.

Sentrale vurderinger for fundamenterings-arbeider er bærekapasitet, setningsbevegelser og grunnbevegelser under fundamentering. Bærekapasitet er evnen til jord å stå imot belastninger som blir påført av bygninger eller strukturer. Setningsbevegelser forekommer ved all fundamentering i alle jordforhold, selv om lette belastning strukturer eller berggrunn kan utsettes for ubetydelige setningsbevegelser. For tyngre strukturer eller bløtere undergrunn kan både overall settlement relativ til ubebygde områder eller nabobygninger og differentiell settlement under en enkelt struktur være alvorlige. Av spesiell betydning er setningsbevegelser som foregår over tid, siden umiddelbar setning kan kompenseres for under bygging. Grunnbevegelse under en struktur's fundamenteringer kan forekomme på grunn av inntørking eller svelling av ekspanderende jord på grunn av klimaforandringer, frostsprengning av jord, smelting av permafrost, skråningustabilitet eller andre årsaker. Alle disse faktorer må tas med i betraktning under utforming av fundamenteringer.

Mange bygningsstandarder spesifiserer grunnleggende parametere for fundamenteringsdesign for enkle forhold, som kan variere med ulike lovverk, men slike designteknikker er normalt begrenset til visse typer av bygninger og visse typer av undergrunn, og er ofte svært konservative.

I områder med grunnfjell kan fundamenteringen stå direkte på grunnfjell; i andre områder kan jord gi tilstrekkelig styrke for strukturer. I områder med dypere grunnfjell med bløt overliggende jord brukes dypfundamentering for å støtte strukturer direkte på grunnfjell; i områder hvor grunnfjell ikke er økonomisk tilgjengelig, brukes i stedet stive "bearing layers" for å støtte dypfundamentering.

Grunnfundamentering[rediger | rediger kilde]

eksempel of a slab-on-grade fundamentering.

Pillarer[rediger | rediger kilde]

Pillarer (ofte kallt støttepillarer" fordi de sprer belastning) er strukturer som overfører belastninger til grunnen ved direkte kontakt. Pillarer kan være isolerte pillarer for punkt eller kolonne belastninger, eller strip pillarer for mur eller for long (line) belastninger. Pillarer er normalt laget av armert betong direkte på jord, og er vanligvis presset inn i grunnen for å penetrere sonen for frostbevegelse og/eller for å oppnå ytterligere bærekapasitet.

Sålefundamentering[rediger | rediger kilde]

En variant av støttepillarer er å ha hele strukturen på en enkelt såle av betong under hele strukturen. såler må være tykk nok til å gi tilstrekkelig stivhet for å spre bærebelastninger og for å minimere ulike setningsbevegelser over en fundamentering. I noen tilfelle tillates bevegelser og bygninger er konstruert for å tolerere små bevegelser i fundamenteringen. For små strukturer, som single-familie hus, kan sålen være mindre enn 30 cm tykk; for større strukturer kan sålefundamentering være flere meter tykk.

Sålefundamenteringer kan være enten såle-on-grade fundamenteringer eller embedded fundamenteringer, typisk i bygninger med kjeller. Såle-on-grade fundamenteringer må utformes for å tillate potensiell grunnbevegelse på grunn av endrede jordforhold.

Dypfundamentering[rediger | rediger kilde]

Piledriving for ei bru i Napa i California.

Dypfundamenterings brukes for strukturer eller tunge belastninger når grunnfundamenteringer ikke gir tilstrekkelig kapasitet på grunn av størrelse og strukturelle begrensninger. De kan også brukes for å circumvent svake eller compressible jordlag. Det er mange typer av dypfundamenteringer som piles, drilled shafts, caissons, piers og jord stabilized columns. En annen application of piles is underpinning. Eksisterende bygninger kan utsettes for setningsbevegelser og i slike situasjoner brukes piles for å buttress eksisterende strukturer.

Laterale jordstøttestrukturer[rediger | rediger kilde]

En støttemur er en struktur som holder tilbake jord. Støttemurer stabiliserer jord og fjell fra helningsbevegelse eller erosjon og gir støtte for vertikal eller nær-vertikal forandringer. Cofferdams and bulkheads, strukturer for å holde tilbake vann, are sometimes also considered støttemurer.

Hovedproblemet ved geoteknisk design og installasjon av retaining murer er at retained material is attempting å forflyttes forover og ned helninger på grunn av gravitasjon. This creates jord pressure behind wall, som can be analysed based on angle of internal friksjon (φ) and kohesiv styrke (c) of material and amount of allowable bevegelse of wall. This pressure is smallest at top and increases toward bottom in a manner similar to hydraulic pressure, and tends to push wall forward and overturn it. grunnvann behind wall that is not dissipated by a drainage system causes an additional horizontal hydraulic pressure on wall.

Støttemur[rediger | rediger kilde]

Støttemurer avhenger av størrelse og vekt av veggmassene for å motstå trykk bakfra. Støttemurer vil ofte ha en liten helning , or batter, for å forbedre stabiliteten. For korte, landscaping murer, støttemurer made fra dry-stacked (mortarless) stone or segmental betong units (masonry units) are commonly used.

Tidligere in 20. århundre, taller retaining murer were often støttemurer made fra large masses of betong or stone. Today, taller retaining murer are increasingly built as composite støttemurer such as: geosyntetisk or steel-reinforced backfill jord with precast facing; gabions (stacked steel wire baskets filled with rocks), crib murer (cells built up log cabin style fra precast betong or timber and filled with jord) or jord-nailed murer (jord reinforced in place with steel and betong rods).

For reinforced-jord støttemurer, jord reinforcement is placed in horizontal layers throughout height of wall. Commonly, jord reinforcement is geogrid, a high-strength polymer mesh, that provide tensile strength to hold jord toger. wall face is often of precast, segmental betong units that can tolerate some differential bevegelse. reinforced jord's mass, along with facing, becomes gravitasjon wall. reinforced mass must be built large enough to retain pressures fra jord behind it. støttemurer usually must be a minimum of 50 to 60 percent as dyp (thick) as height of wall, and may have to be larger if re is a skråning or surcharge on wall.

Forskaling[rediger | rediger kilde]

Før introduksjon av moderne reinforced-jord støttemurer, var forskallingsmurer vanligste type av større retaining murer. Forskallingsmurer består av et tynt nett av stål-forsterket, cast-in-place betong eller mortared masonry. Forskallingsbelastning (like a beam) på en stor structural footing; omgjør horisontalt trykk fra baksiden av muren til vertikalt trykk på undergrunnen. Sometimes forskallingsmurer are buttressed on front, eller har en counterfort på baksiden for å gi bedre stabilitet mot høy belastning. Buttresses er korte vingmurer i rett vinkel til hovedretningen av muren. Disse murene må ha rigide, telesikre betongpillarer. Denne type av mur trenger mye mindre materiale enn en tradisjonell gravitasjonsmur.

Forskallingsmurer motstår lateralt trykk ved friksjon ved base til vegg og/eller passivt jordtrykk, tendens for jord til å motstå lateral bevegelse.

Kjellere er en form for forskallingsmurer, men krefter på kjellermurer er større enn på forskallingsmurer fordi kjellermur ikke kan bevege seg fritt.

Excavation shoring[rediger | rediger kilde]

Oppstøtting of midlertidige utgravinger krever ofte en støttekostruksjon som ikke berører jorda bak oppstøttingen. Vanlige metoder for oppstøtting er bruk av spunt eller berlinerwand (soldier beam and lagging). Spunt er en form for driven piling using thin interlocking sheets of steel to obtain a kontinuerlig barriere i grunnen, and are driven prior to excavation. Berlinerwand bygges av bredflenset stål H-profiler (soldier beam) plassert vertikalt med 2-3m avstand mellom hver. De installeres før utgraving enten ved peling eller i borete hull. Etter hvert som det graves nedover installeres horisontale tømmer eller stål bjelker (lagging) mellom H profilenes flenser, som støtte mot jorda.

I some cases, lateral support som can be provided by shoring wall alene er utilstrekkelig til å motstå planned laterale belastninger; i dette tilfellet er additional support provided by walers eller tiebacks. Walers er strukturer som connect across excavation so that belastninger fra jord på hver side of excavation brukes til å motstå each or, or som transfer horizontal belastnings fra shoring wall to base of excavation. Tiebacks are steel tendons drilled into face of wall som extend beyond jord som is applying pressure to wall, to provide additional lateral resistance to wall.

Jordstrukturer[rediger | rediger kilde]

  • Fortau
  • Strender
  • Reservoir
  • Anlagt skråning

Skråningsstabilitet[rediger | rediger kilde]

Skråningsstabilitet er analyse av jordskråninger og deres potensial til å undergå bevegelse. Stabilitet er bestemt ved balanse av skjærspenning og skjærstyrke. En tidligere stabil skråning kan være initielt påvirket av bearbeidingsfaktorer som gjør en skråning ustabil. Av utløsende årsaker til jordskred kan nevnes: oppbløting av jorda av nedbør eller tining av telehivd jord, hevet grunnvannsnivå spesielt i høst og vår-månedene, vann på avveie for eksempel på grunn av tette stikkrener og lekasjer på vannledninger, menneskeskapte skjæringer og fyllinger som er for bratte, fjerning av trær og busker i skråninger, erosjon langs kanten av bekker og elver.

Jordskred kan skyldes økning i skjærspenning. Alternativt kan skjærstyrke reduseres ved forvitring, endringer i porevannstrykk og organisk materiale. En utløsende mekanisme som har fått økt oppmerksomhet innen forskningen de siste årene her til land og i utlandet er progresiv bruddutvikling, hvor en ser for seg at brudd utvikler seg sakte over tid, det kan være snakk om flere tiår eller kanskje hundreår, før det til slutt raser ut.

Geosynteter[rediger | rediger kilde]

A collage of geosyntetisk products.

Geosynteter er en paraplyterm for en rekke av syntetiske produkter brukt for å hjelpe til å løse geotekniske problemer. Termen omfatter generelt fem hovedprodukter; geotekstiler, geogitter, geomembraner, geokompositter og geoskum (geofoam) . Syntetisk materiale er nyttig for bruk i grunn der høy grad av varighet er nødvendig, dette er ikke å si at de er indestructible. Geosynteter er tilgjengelig i en rekke former og materialer for forskjellige bruksområder og er brukt i mange byggearbeider som veier, flyplasser, jernbaner, kantsoner, retaining strukturer, reservoirer, kanaler, dammer, landfyllinger, kantsonebeskyttelse og kystbyggearbeid.

Se også[rediger | rediger kilde]

Noter og referanser[rediger | rediger kilde]

  • Holtz, R. and Kovacs, W. (1981), An Introduction to Geotechnical Engineering, Prentice-Hall, Inc. ISBN 0-13-484394-0
  • Bowles, J. (1988), Foundation Analysis and Design, McGraw-Hill Publishing Company. ISBN 0-07-006776-7
  • Cedergren, Harry R. (1977), Seepage, Drainage, and Flow Nets, Wiley. ISBN 0-471-14179-8
  • Kramer, Steven L. (1996), Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice-Hall, Inc. ISBN 0-13-374943-6
  • Freeze, R.A. & Cherry, J.A., (1979), Groundwater, Prentice-Hall. ISBN 0-13-365312-9
  • Mitchell, James K. & Soga, K. (2005), Fundamentals of Soil Behavior 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc.
  • Rajapakse, Ruwan., (2005), "Pile Design ans Construction", 2005. ISBN 0-9728657-1-3

| width="50%" align="left" valign="top" |

  • Fang, H.-Y. and Daniels, J. (2005) Introductory Geotechnical Engineering : an environmental perspective, Taylor & Francis. ISBN 0-415-30402-4
  • NAVFAC (Naval Facilities Engineering Command) (1986) Design Manual 7.01, Soil Mechanics, US Government Printing Office
  • NAVFAC (Naval Facilities Engineering Command) (1986) Design Manual 7.02, Foundations and Earth strukturs, US Government Printing Office
  • NAVFAC (Naval Facilities Engineering Command) (1983) Design Manual 7.03, Soil Dynamics, Deep Stabilization and Special Geotechnical Construction, US Government Printing Office
  • Terzaghi, K., Peck, R.B. and Mesri, G. (1996), Soil Mechanics in Engineering Practice 3rd Ed., John Wiley & Sons, Inc.