Espoossa eri menetelmillä tehtyjen siipikairaustulosten arviointi
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
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
2021-05-17
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Geoengineering (GEO)
Language
fi
Pages
86+37
Series
Abstract
Tässä diplomityössä tutkitaan kahdella eri siipikairauslaitteistolla mitattuja hienorakeisten maalajien suljettuja leikkauslujuuksia. Tutkimuksen on rahoittanut Espoon kaupungin geotekniikkayksikkö. Vertailtavina laitteina ovat Espoossa pitkään käytössä ollut Nilcon-mallinen mekaaninen siipikairauslaitteisto sekä keväällä 2020 hankittu uudempi ja osin automatisoitu sähköinen siipikairauslaitteisto Geomachine GM4W, jonka käyttö on koettu hitaammaksi. Työn tavoitteena on tutkia eri laitteilla saatujen tulosten vertailukelpoisuutta toisiinsa. Lisäksi selvitetään, onko siipikairausta uudemmalla laitteella mahdollista nopeuttaa ja miten se vaikuttaa leikkauslujuuden arvoihin. Siipikairauksia on tutkimusta varten tehty Espoossa neljällä eri alueella loka-joulukuussa vuonna 2020. Alueet olivat Finnoonpuro, Kalajärvi, Monikonaukea sekä Tapiolan urheilupuisto. Alueiden valintaan vaikuttivat savikon paksuus, laajuus ja syntyhistoria. Kullekin alueelle tehtiin kahdesta kolmeen vertailevaa tutkimusparia, joissa siipikairaus suoritettiin kummallakin laitteella. Siipikairauksilla tehtiin tutkimuksen yhteydessä yhteensä 216 havaintoa leikkauslujuudesta kaikkiaan 21 eri pisteessä. Kahdessa tutkimuspisteessä vertailuun käytettiin Espoon pohjatutkimusrekisterissä olevia, aiemmin tehtyjä siipikairaustuloksia. Siipikairausten lisäksi tutkimuspaikoilta otettiin häiriintymättömiä maanäytteitä ja tutkittiin laboratoriossa 70 maanäytettä. Näistä pyrittiin määrittämään maalaji rakeisuuden perusteella, vesipitoisuus, huokoisuus, tilavuuspaino ja humuspitoisuus. Lisäksi määritettiin leikkauslujuus kartiokokeella niistä näytteistä, joista se oli mahdollista. Vertailussa havaittiin, että Nilconilla mitatut leikkauslujuudet olivat useammin suurempia, kuin GM4W:llä mitatut leikkauslujuudet. Leikkauslujuuksien ero vaihteli välillä 0,1…23,9 kPa. Suurimmat erot leikkauslujuudessa selittynevät maaperän heterogeenisuudella, mutta myös kairaustyön suorittamisessa ilmeni eroja. Lisäksi nykyisen Nilcon-laitteiston käyttö ei mahdollista siipikairausohjeiden täysimääräistä noudattamista. Yhtenä suurimmista tekijöistä on siiven pyöritysnopeus. Sen pitäminen vakiona mittauksen aikana on vaikeaa ja ohjeen mukainen pyöritysnopeus ylittyy helposti. Nykyisellä Nilcon-laitteistolla ei myöskään voi käyttää kairaustankojen ympärillä suojaputkia, jotka poistaisivat maaperän aiheuttaman tankokitkan. GM4W:n todettiin olevan mittauslaitteena luotettavampi, koska mittaukset ovat toistettavampia ja ohjeiden mukainen mittaustilanne helpommin saavutettavissa. Alkuasetusten määrittämisen jälkeen mittaustulokset saadaan GM4W:stä suoraan sähköisessä muodossa eikä niitä tarvitse erikseen tulkita, kuten Nilconia käytettäessä.The aim of this thesis is to examine undrained shear strength in fine grain soil between two different field vane testing equipment. The research is funded by city of Espoo and its geotechnical unit. Espoo has had Nilcon type mechanical field vane test device for a long time and the other device acquired in spring of 2020 is manufactured by Geomachine. It is partly automated, electrically working and its model name is GM4W. Working with the newer device has been found more time consuming. The aim of this study is to investigate how the results from different apparatus can be compared. In addition, working time with the newer device is studied and effects on measured shear strength is investigated whether the process is made faster. Field vane testings were performed in four different locations in Espoo between October and December of 2020. Testing sites were Finnoonpuro, Kalajärvi, Monikonaukea and Tapiola sports park. Factors affecting the choice of investigation areas were depth and extent of the clay layer and origin of the area. From two to three investigation pairs were conducted in each area with both equipment. A total of 216 results for undrained shear strength were obtained from 21 different test holes. Previously gathered investigation data from city of Espoo’s database were used in two investigations. In addition to the field vane testing, undisturbed soil samples were also taken from the sites and total of 70 samples were investigated in laboratory. Soil type based on grain size distribution, water content, porosity, unit weight and humus content were determined. Fall cone tests to determinate shear strength were also performed to those samples which it was possible. It was observed that the results with Nilcon device were higher in most cases compared to GM4W. The difference between undrained shear strengths were 0,1…23,9 kPa. Highest differences in shear strength might be explained by heterogeneous feature of soil, but some differences were also observed in performing the investigations. With Nilcon it is not possible to fully follow the instructions defined to execute field vane testing. One of the major factors is rotation rate of the vane. It is difficult to keep constant and it easily gets higher than instructed. Also, with existing Nilcon setup the use of protective casing around the rods to prevents friction from the soil is not possible. As a testing equipment the GM4W was found more reliable because the measurements could be repeated more reliably and the guidelines for field vane testing could be followed. After initial settings the test results are already in electronic form at GM4W and easy to use. They don’t need interpretation after measurement like the results when using Nilcon.Description
Supervisor
Korkiala-Tanttu, LeenaThesis advisor
Savikurki, SilkeToivanen, Tiina-Liisa
Keywords
siipikairaus, Nilcon, GM4W, suljettu leikkauslujuus