Tukiseinien vaikutus pohjaveden virtausolosuhteisiin
Loading...
URL
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.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Language
fi
Pages
72
Series
Abstract
In this master’s thesis, the effects of retaining walls on groundwater flow conditions were investigated at two study sites with similar subsurface characteristics: a thick soft clay layer and high groundwater pressure. At the first site in the Espoonjoki Valley, the focus was on how a permanent retaining wall influences groundwater flow and its potential to impede it. At the second site in Tikkurila, the study examined the amount of groundwater seeping into an office building’s basement excavation at different retaining wall depths and assessed the risk of hydraulic failure at the base. Calculations were performed using 2D Plaxis at both sites, and for the Tikkurila case, results were compared with those from a well equation. In Espoonjoki Valley, results showed that the retaining wall slightly redirected groundwater, but only a small amount flowed beneath it, making its damming effect minimal. The hydraulic head differed on the two sides of the wall, equalizing below it, and flow velocity increased under the wall due to the narrower passage. For the Tikkurila excavation, deeper retaining walls significantly reduced both groundwater inflow and the hydraulic gradient at the base. No hydraulic failure occurred at any wall depth. The well equation produced inflow estimates that were on a same scale as Plaxis. Soil permeability was found to be the most critical factor affecting results and was determined using oedometer tests, soil samples, and literature values. Overall, Plaxis proved effective for groundwater flow analysis, whereas the well equation provides only rough inflow estimates and is less suitable for supported excavations.Tässä diplomityössä tutkittiin tukiseinien vaikutusta pohjaveden virtausolosuhteisiin kahdessa eri tutkimuskohteessa. Tutkimuskohteita yhdisti samankaltaiset pohjaolosuhteet: paksu ja pehmeä savikerros sekä korkea pohjaveden painetaso. Ensimmäisessä tutkimuskohteessa tarkasteltiin sitä, miten pysyvä tukiseinä muuttaa pohjaveden virtausta Espoonjokilaaksossa. Erityisesti kiinnosti tukiseinän mahdollisuus padottaa pohjavettä. Toisessa tutkimuskohteessa tutkittiin Tikkurilassa sijaitsevan toimistotalon rakennuskaivantoon suotautuvaa pohjaveden määrää eri tukiseinän syvyyksillä. Lisäksi arvioitiin kaivannon pohjan hydraulisen murtuman riskiä. Laskentaa suoritettiin molemmissa tutkimuskohteissa 2D Plaxiksella, toimistotalon tutkimuskohteessa lisäksi vielä kaivoyhtälöllä. Toimistotalon tapauksessa tarkasteltiin eri laskentatavoilla saatujen tulosten vertautuvuutta toisiinsa. Espoonjokilaakson tutkimuksissa havaittiin, että tukiseinä kerää pohjaveden virtausta tukiseinän taakse. Pohjavettä kertyy tukiseinän alitse kuitenkin hyvin pieni määrä, jolloin tukiseinän padottava vaikutus on vähäinen. Pohjaveden hydraulinen korkeus eroaa seinän eri puolilla, ja tämän paine-eron tasaantuminen tapahtuu tukiseinän alla. Lisäksi havaittiin, että virtausnopeus kasvaa tukiseinän alla, kun pohjaveden virtauksen poikkipinta-ala pienenee. Tikkurilan toimistotalon kellarikaivantoa tutkittaessa huomattiin, että kaivantoon tulevan veden määrä pieneni, mitä syvemmälle tukiseinän alapää ulottui. Samalla tavalla hydraulinen gradientti kaivannon pohjalla pieneni, kun tukiseinä oli syvemmällä. Kaivannon pohjan hydraulista murtumaa ei millään mallinnetulla tukiseinän syvyydellä tapahtunut. Kaivantoon tuleva veden määrä kaivoyhtälöllä laskettuna sijoittui samaan mittaluokkaan kuin Plaxiksella saadut tulokset. Maan vedenläpäisevyyden arvo vaikuttaa laskentatuloksiin kaikkein olennaisimmin. Sen määrittäminen tehtiin työssä ödometrikokeiden, näytteiden rakeisuuksien sekä kirjallisuusarvojen avulla. Pohjaveden virtauksen tarkastelemiseen 2D-FEM-laskentaan perustuva Plaxis osoittautui hyvin toimivaksi. Kaivoyhtälöllä voidaan saada karkea arvio kaivantoon virtaavan pohjaveden määrästä, mutta tuettua kaivantoa on haastavaa käsitellä kaivoyhtälöllä.Description
Supervisor
Leveinen, JussiThesis advisor
Häkkinen, IlonaTikkanen, Samuli