Suotovirtauksen huomioonotto maaleikkausten geoteknisessä suunnittelussa
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2010
Major/Subject
Pohjarakennus ja maamekaniikka
Mcode
Rak-50
Degree programme
Language
fi
Pages
110 s. + liitt. 50
Series
Abstract
The master's thesis has been made at Destia Ltd from autumn 2009 to summer 2010. The aim of this work was to define usability of existing calculating software for excavation design when occurs seepage. In the literature survey, theory of water flow in saturated and unsaturated soils and impact of pore-water pressure change and seepage force to soil' s tensile properties and stability have been explained. Stability calculation theory and how a drop in groundwater level causes settlement in the area around the excavation have also been clarified. In the example ease the geotechnical calculation process has been considered step by step. The quantity of seep water and drop in groundwater level has been defined by seepage flow computation. The short- and long-term stability and settlement due to the drop in groundwater level has been based on the result of the seepage flow computation. In the context of calculation the function of the programme used and those geotechnical theories behind the computation methods, have been also described. Seepage flow and quantity has been computed with the program GEO-SLOPE International Ltd, SEEP/W 2004, based on the finite element method. The soil model calculation mesh has been composed of soil layers divided into element. Calculation process is carried out at the nodes of the element mesh. The soil layers initial data include the hydraulic conductivity function and the volumetric water content function which has been chosen from the software's material library. Stability and settlement have been computed with the program Novapoint Geocalc version 2.0.3. The soil layer has been generated more exact than in the model of seepage flow situation. Used calculation parameters have been defined from ground surveys and samplings. Modelling seepage flow is challenging. Soil layer geometry has to be simplified usually so that a soil model can be created in the programme. In each case one has to think closely about how much the problem can be simplified that computed result corresponds to the real situation. Two soil layers, which have equal hydraulic conductivity can be modelled as a knit layer while other soil properties can be different. The stability and settlement calculation is more sensitive to for example a change in the soil's tensile properties; so is worthwhile to use a model that is as close to reality as possible.Diplomityö on tehty Destia Oy:ssä syksyn 2009 ja kesän 2010 välisenä aikana. Työn tavoitteena oli selvittää käytössä olevien laskentaohjelmien soveltuvuus ja yhteistoiminta suotovirtauksellisen maaleikkauskohteen geoteknisessä suunnittelussa. Kirjallisuustutkimusosassa on selvitetty mm. veden virtausta maaperän vedellä kyllästyneessä ja vedellä kyllästymättömässä kerroksessa sekä käsitelty joiltakin osin huokosvedenpaineen muutoksen ja suotovoimien vaikutusta lujuusominaisuuksiin ja vakavuuteen. Kirjallisuustutkimusosassa on myös selvitetty maaleikkausten vakavuuksien laskentaa ja pohjaveden alenemisesta aiheutuvia painumia maaleikkauksen ympäristössä. Laskelmaosuudessa on esimerkkikohteen tarkastelun kautta esitetty vaihe vaiheelta geotekninen laskelmaprosessi. Suotovirtauslaskelmin on määritetty kaivantoon suotautuvat vesi- määrät ja pohjaveden aleneman laajuus. Näiden perusteella on laskettu alueen lyhyen ja pitkän ajan vakavuus sekä pohjavedenalenemisesta johtuvat painumat. Esimerkkikohteesta tehtyjen laskelmien yhteydessä on esitelty käytettyjen ohjelmien toimintaa ja osin teorioita, mihin ohjelmien laskentaprosessit pohjaavat. Suotovirtauslaskelmat on tehty elementtimenetelmään perustuvalla ohjelmalla GEO-SLOPE International ltd, SEEP/W 2004. Maaperämallissa maakerrokset on jaettu laskentaelementteihin, joista muodostuu elementtiverkko, jonka solmupisteissä laskenta tapahtuu. Lähtötietoina maakerroksille on annettu vedenläpäisevyys ja tilavuusvesipitoisuus huokosvedenpaineen funktiona, jotka valittiin ohjelman materiaalikirjastosta. Vakavuus- ja painumalaskelmat on tehty ohjelmalla Novapoint Geocalc versio 2.0.3. Maakerrosrajat on määritetty tarkemmin kuin suotovirtauslaskelmien mallissa. Parametrit perustuvat esimerkkikohteesta tehtyihin pohjatutkimuksiin ja otettuihin näytteisiin. Suotovirtauksen mallintaminen on haasteellista. Tehtäessä maaperämallia kerroksellisesta ja kerrosrajoiltaan epäsäännöllisestä kohteesta joudutaan mallia usein yksinkertaistamaan ohjelman rajoitusten takia. Kohdekohtaisesti tulee miettiä, miten kerrosrajoja voidaan yksinkertaistaa niin, että laskennan lopputulos vastaa riittävässä määrin todellista tilannetta. Muuten poikkeavat, mutta vedenläpäisevyydeltään lähes samanlaiset kerrokset voidaan mallintaa yhtenä kerroksena. Stabiliteetti- ja painumalaskelmissa on taas enemmän merkitystä kerrosrakenteen oikeellisuudella mm. lujuusominaisuuksien suhteen ja on syytä käyttää tarkempaa maastomallia, jotta laskelmissa saatava varmuus tai painuma kuvaisi mahdollisimman hyvin todellista tilannetta.Description
Supervisor
Vepsäläinen, PauliThesis advisor
Valkeisenmäki, AarnoKeywords
seepage, suotovirtaus, excavation stability, maaleikkauksen vakavuus, settlement, ympäristön painuma, GEO-SLOPE International ltd, GEO-SLOPE International ltd, SEEP/W 2004, SEEP/W 2004, Novapoint Geocalc 2.0.3, Novapoint Geocalc 2.0.3