Syvätabiloidun maan tutkimusmenetelmät
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
97
Series
Abstract
Deep mixing is a ground improvement method in which a binder is mixed into clay or peat soils to increase shear strength. In Finland, Sweden, and Norway, the most common quality control method of deep mixed soil (soilmix) is the column penetration test, in which the base pressure of the penetrometer (measured from the compressive force) is converted to shear strength using the bearing capacity factor Nc. Quality control guidance in Finland is currently spread across different guidelines. The aim of this thesis is to provide background information for drafting a new Finnish quality control guideline for soilmix. The thesis includes a literature review of Finnish, Swedish, and Norwegian guidelines and the sounding methods in production use for soilmix, interviews with industry experts, and a computational analysis in which the bearing capacity factor Nc is calibrated using column vane tests as the reference method (results from 21 quality control areas). The computational analysis examines the value of the bearing capacity factor Nc calibrated using column vane tests, as well as the effect of column center-to-center spacing (separate / tangential / overlapping columns) and the shear strength of stabilized soil on the bearing capacity factor. A widely used value for the bearing capacity factor is Nc = 10. Based on the calculations performed in this thesis, in deep mixing executed with separate columns the Nc-factor calibrated with column vane tests has an average value of Nc = 12.4 (with site-specific averages ranging from 9.9–15.3). In deep mixing carried out withtangential columns the Nc factor had to be increased on average by 3 compared to the value determined for separate columns in the same subsoil. In stabilization carried out with overlapping columns (lamella stabilization and mass stabilization executed with overlapping columns), the Nc factors calculated ranged from 18.9 to 23.9. The magnitude of shear strength determined with the column vane test was also found to affect the Nc-factor. A decrease in shear strength from 300 kPa to 60 kPa increased the average value of Nc for separate columns from approximately 10 to 14.5. As a conclusion, it is proposed that Finnish quality control guidance should continue to not specify a single fixed value for the bearing capacity factor Nc. Instead, guidelines should present recommended ranges for separate, tangential, and overlapping columns, and provide instructions on how to account for the magnitude of shear strength in the deep stabilized soil.Syvästabilointi on pohjanvahvistusmenetelmä, jossa sideainetta sekoiteaan savi- tai turvemaahan leikkauslujuuden parantamiseksi. Menetelmän laadunvalvonta perustuu tällä hetkellä Suomessa, Ruotsissa ja Norjassa pääosin pilarikairaukseen, jossa mitatusta puristusvoimasta määritetty kairakärjen pohjapaine muunnetaan leikkauslujuudeksi kantavuuskertoimen Nc avulla. Suomessa laadunvalvonnan ohjeistus koostuu tällä hetkellä useaan eri ohjeeseen ja InfraRYLiin kirjatusta tekstistä. Tämän diplomityön tavoitteena on tuottaa taustatietoa suomalaisen syvästabiloidun maan laadunvalvontaohjeen laatimista varten. Työ sisältää kirjallisuuskatsauksen suomalaisiin, ruotsalaisiin ja norjalaisiin ohjeisiin ja tuotantokäytössä oleviin stabiloidun maan tutkimusmenetelmiin, asiantuntijahaastattelut alan toimijoille sekä laskennallisen analyysin, jossa kalibroidaan pilarikairan Nc-kerroin pilarikairausten ja pilarisiipikairausten perusteella (kairaustulokset 21 laadunvalvonta-alueelta). Työssä tarkastellaan stabilointipilarien k/k-välin (erilliset / sivuavat / leikkaavat pilarit) ja stabiloidun maan leikkauslujuuden vaikutusta Nc-kertoimeen (erillisillä pilareilla k/k-väli on suurempi kuin pilarihalkaisija, sivuavilla pilarihalkaisija ja leikkaavilla pilareilla pienempi kuin pilarikalkaisija). Nc-kertoimen arvona käytetään laajasti arvoa Nc = 10. Työssä tehdyn laskennan tulosten mukaan erillisissä pilareissa pilarisiipikairauksilla kalibroitu Nc-kerroin saa keskimäärin arvon Nc = 12,4 (kohdekohtaisen keskiarvon vaihteluvälin ollessa 9,9–15,3). Toisiaan sivuavilla pilareilla tehdyssä syvästabiloinnissa Nc-kerrointa oli tutkituissa kohteissa keskimäärin nostettava 3:lla, verrattuna samassa pohjamaassa erillisissä pilareissa määritettyyn arvoon. Toisiaan leikkaavilla pilareilla tehdyssä syvästabiloinnissa (lamellistabilointi ja leikkaavilla pilareilla tehty massastabilointi) määritetyt Nc-kertoimet vaihtelevat työn tuloksissa välillä 18,9–23,9. Pilarisiipikairalla määritetyn leikkausluujuuden suuruuden havaittiin myös vaikuttavan Nc-kertoimen arvoon. Leikkauslujuuden pienentyminen 300 kPa:sta 60 kPa:iin nosti erillispilareiden keskimääräistä Nc-arvoa noin arvosta 10 arvoon 14,5. Johtopäätöksenä ehdotetaan, että suomalaisessa laadunvalvonnan ohjeistuksessa ei jatkossakaan määritellä kantavuuskertoimelle Nc yhtä vakioarvoa, vaan esitetään ohjearvovälit erillisille, sivuaville ja leikkaaville pilareille sekä ohjeistetaan se, miten leikkauslujuuden suuruus tulee huomioida. Työssä on arvioitu, että nykyiset suomalaiset laadunvalvontakairauskäytännöt ovat pääsääntöisesti vertailukelpoisia Ruotsin ja Norjan käytäntöjen kanssa ja työssä kuvaillaan Suomessa käytössä olevien menetelmien lisäksi muut Ruotsissa ja Norjassa tuotantokäytössä olevat laadunvalvontakairausmenetelmät.Description
Supervisor
Leveinen, JussiThesis advisor
Forsman, JuhaWinqvist, Fredrik