Syvästabilointi - Laadunvalvonta geofysikaalisilla reikämittausmenetelmillä ja mekaanisilla kairausmenetelmillä
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2011
Major/Subject
Pohjarakennus ja maamekaniikka
Mcode
Rak-50
Degree programme
Language
fi
Pages
65 + app. 31
Series
Abstract
Deep mixing is a common Ground Improvement method for deep clay zones. Deep mixing method, where dry lime and cement is mixed with wet clay, is used in Finland and other Nordic countries. For the assurance of the quality of deep mixing, quality control is made by measuring the strength and homogeneity of the pile structure. Traditionally, quality control is done by drilling methods such as column penetration test, wing drilling for piles and CPTU-method. Penetrating into the well strengthened piles may be difficult, and often drill head directs away from the pile. In this work geophysical down hole methods were introduced and their applicability for quality control was evaluated. Of these methods, the existent geophysical down hole method and device were chosen and tried for the measuring of the properties of deep mixed piles. Of the geophysical down hole methods, electric, seismic and acoustic methods were evaluated as possibly suitable for the quality control purpose. The radiometric measurements can be used as aid for other methods, particularly for measuring density. The seismic and acoustic methods were evaluated as the most useful methods, because they can be used for defining the strength and elastic properties of the material. In this work the acoustic full waveform measurement was tested by using Full Waveform Sonic-down hole device. In acoustic measurement the purpose was to measure compression and shear wave velocities in deep mixed piles for the evaluation of the elastic properties of the pile material. In addition, the radiometric gamma-gamma method was tested for the density measurement of piles. The geophysical results were compared with the results of the column penetration drillings that were made in same holes afterwards. In acoustic measurements the shear wave was not found at all. The compression wave was found, but it was travelling only via silty water. The only successful measurement was made in the natural ground hole. The density measurement was successful, but the correlation between strength and density was not very good. The acoustic measurements can possibly be used in quality control, but not the way presented in this work. The advantage down hole methods have is a relatively good depth reach. Making use of acoustic methods requires further device development for the quality control purpose. Especially, the contact between the pile and the sounder should be better. The device with more than two receivers might also be worth trying.Syvästabilointi on yleinen paksuilla savikoilla käytettävä pohjanvahvistusmenetelmä. Suomessa ja muissa pohjoismaissa käytetään yleensä syvästabiloinnin kuivamenetelmää, jossa märkään ja pehmeään saveen tehdään pilareita sekoittamalla saveen kuivaa kalkkia ja sementtiä. Syvästabiloinnin laadun varmistamiseksi tehdään laadunvalvontaa, jossa laatua mitataan pilarirakenteen lujuuden ja homogeenisuuden perusteella. Laadunvalvonta on perinteisesti suoritettu kairausmenetelmillä kuten pilarikairaus, pilarisiipikairaus ja CPTU-kairaus. Kairakärjen puristaminen hyvin lujittuneisiin pilareihin voi olla vaikeaa ja kairakärki karkaa usein ulos pitkistä pilareista. Tässä työssä esiteltiin geofysikaalisia reikämittausmenetelmiä ja arvioitiin niiden soveltuvuutta laadunvalvontaan. Näistä menetelmistä valittiin valmis geofysikaalinen reikämittausmenetelmä ja laitteisto, jota kokeiltiin syvästabiloitujen pilareiden ominaisuuksien mittaamiseen. Geofysikaalisista reikämittausmenetelmistä arvioitiin laadunvalvontaan mahdollisesti soveltuviksi sähköiset, seismiset ja akustiset menetelmät. Muiden menetelmien apumenetelmänä, erityisesti tiheyden mittaamiseen, voidaan käyttää radiometrisiä mittauksia. Kaikkein hyödyllisimmiksi menetelmiksi laadunvalvonnassa arvioitiin seismiset ja akustiset menetelmät, loilla voidaan määrittää materiaalien lujuus- ja kimmo-ominaisuuksia. Tässä työssä kokeiltiin akustista kokoaaltomittausta Full Waveform Sonic-tyyppisellä reikämittauslaitteella. Akustisella mittauksella yritettiin määrittää P- ja S-aaltojen nopeudet syvästabiloidun pilarin kimmo-ominaisuuksien arvioimiseksi. Lisäksi tehtiin tiheysmittaus radiometrisellä gamma-gamma-menetelmällä. Saatuja mittaustuloksia verrattiin samoista rei'istä myöhemmin tehtyihin pilarikairaustuloksiin. Akustisessa mittauksessa ei havaittu ollenkaan S-aaltoa. P-aalto havaittiin, mutta se kulki mittauksissa pilarin sijaan vain liejuisessa vedessä. Ainoa onnistunut P-aallon mittaus oli maareiässä. Tiheysmittaus onnistui hyvin, mutta tiheyden ja lujuusominaisuuksien välinen korrelaatio ei ollut kovin hyvä. Akustisia mittauksia voidaan mahdollisesti käyttää laadunvalvontaan mutta ei tässä työssä kokeillulla tavalla. Reikämittausten hyvä puoli on suhteellisen hyvä syvyysulottuvuus. Akustisten mittausten käyttö edellyttää laitetekniikan kehittämistä laadunvalvontatarkoitukseen sopivaksi. Erityisesti luotaimen ja pilarin seinämän kontaktin tulisi olla parempi. Tarkoitukseen saattaisi sopia myös laite, jossa on enemmän kuin kaksi vastaanotinta.Description
Supervisor
Korkiala-Tanttu, LeenaThesis advisor
Aalto, AskoKeywords
syvästabilointi, kalkkisementtipilari, laadunvalvonta, geofysikaaliset reikämittausmenetelmät, akustinen kokoaaltomittaus, pilarikairaus, deep mixing, lime-cement column, quality control, geophysical down hole methods, acoustic full waveform sonic, column penetration test
