Suljetun leikkauslujuuden määritys rataympäristössä

Abstract

The purpose of this thesis is to compare definitions of undrained shear strength with different in-situ and laboratory research methods. Undrained shear strength is determined with field vane shear test or calculated from either tip resistance or porewater pressure obtained from CPTU penetration test equipped with sensitive probe.

The undrained shear strengths determined from same points with different methods are compared to evaluate reliability of different methods. The comparison was done on 4 different railway environments to observe a broader range on Finnish clays. In Perniö examined clay was soft and normally consolidated, between Tampere-Seinäjoki was silty clay, and between Kotka-Kouvola overconsolidated clay and between Turku-Uusikaupunki the clay was very soft and fat.

In addition, between Turku and Lieto, on highway 9 comparisons was made between undrained shear strengths obtained with fall cone test and calculated from reconsolidation pressures obtained from CRS-tests.

According to this study undrained shear strengths obtained with different in-situ and laboratory research methods are very similar at least on normally consolidated, soft clay. In overconsolidated clay the results were unconsistent or there were difficulties to determine undrained shear strength at all.

Tässä diplomityössä tutkitaan suljetun leikkauslujuuden määritystä erilaisilla in-situ ja laboratoriotutkimusmenetelmillä. Suljettu leikkauslujuus määritellään siipikairauksesta saatavasta siipikairauslujuudesta ja herkällä kärjellä tehtävästä CPTU-kairauksen kärkivastuksesta ja huokospaineesta. Lisäksi lujuuksia vertaillaan myös laboratoriokokeiden avulla määritettyihin suljettuihin leikkauslujuuksiin.

Eri tavoin saatuja suljettuja leikkauslujuuksia vertailtiin pistekohtaisesti CPTU-kairauksesta saatavan suljetun leikkauslujuuden luotettavuuden arvioimiseksi. Mahdollisimman kattavan otoksen saamiseksi Suomen savista vertailut tehtiin neljältä rataosalta eri puolilta Suomea. Perniössä tutkittiin pehmeää normaalikonsolidoitunutta, savea, Tampere-Seinäjoki ratavälillä silttistä savea, Kotka-Kouvola ratavälillä ylikonsolidoitunutta savea ja Turku-Uusikaupunki ratavälillä erittäin pehmeää, lihavaa savea.

Turku-Lieto valtatie 9 osuudella vertailtiin kartiokokeilla määritettyjä suljettuja leikkauslujuuksia CRS-kokeiden esikonsolidaatiojännityksestä laskettuihin suljettuihin leikkauslujuuksiin.

Tutkimusaineiston perusteella eri tutkimusmenetelmillä saadut suljetut leikkauslujuudet vastaavat hyvin toisiaan ainakin normaalikonsolidoituneessa, kohtalaisen pehmeässä savessa. Ylikonsolidoituneessa savessa eri tutkimustuloksilla määritellyt suljetut leikkauslujuudet erosivat merkittävästi toisistaan tai niitä ei saatu luotettavasti määriteltyä.