Geoteknisk undersøkelse

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Geoteknisk undersøkelse er de metoder som benyttes i Geoteknikk og Ingeniørgeologi.

Innhold 1 Jordprøver 2 Laboratorieprøver 3 Fundamentering 3.1 Grunnfundamentering 3.1.1 Pillarer 3.1.2 Sålefundamentering 3.2 Dypfundamentering 4 Laterale jordstøttestrukturer 4.1 Støttemur 4.2 Forskalling 4.3 Excavation shoring 5 Jordstrukturer 6 Skråningsstabilitet 7 Geosyntese 8 Se også 9 Noter og referanser

[rediger] Jordprøver

Jordprøver tas enten "omrotet" eller "ikke omrotet" tilstand; men "ikke omrotete" prøver er ikke helt uforstyrrede. En omrotet prøve er når strukturen av jord har blitt endret tilstrekkelig til at tester av structur egenskaper til jord ikke vil være representative for in-situ forhold, og bare egenskaper til jordpartikler kan bestemmes nøyaktig. En ikke omrotet prøve er når forholdene i jordprøven er nær nok til forholdene i jord in-situ til tester av strukturegenskaper av jord for å brukes som omtrentelige egenskaper til jord in-situ.

Jordprøver kan tas ved hjelp av ulike typer av prøvetakere; noen tar bare bulkprøver, mens andre kan ta relativt uforstyrrede prøver. Prøver kan tas med metoder så enkle som å grave ut jord fra site ved hjelp av en spade. Prøver tatt på denne måten er bulkprøver. Mer avanserte prøvetakingsmetoder omfatter split-spoon prøvetakere, stempelprøvetakere, og press prøvetakere. Standard Penetration Test prøvetaker er en split-spoon prøvetaker, og det er tilsvarende prøvetakere med større prøvetønner. SPT test returns en prøve og providing in-situ jorddata. SPT prøver er omrotede prøver, men prøver fra større split-spoon prøvetakere kan anses som relativt uomrotede. Stempel prøvetakere er tynn-veggede metallsylindre som har et stempel i tuppen. Prøvetakere presses ned i bunnen av et borehull med stempel på jordoverflaten mens sylinderen glir over det. Disse prøvetakere vil gi uomrotede prøver i bløt jord, men er vanskelig å presse ned i sand og stive leirer, og kan bli ødelagt (compromising prøve) hvis grus påtreffes. Pitcher Barrel prøvetaker er en direct-push prøver tilsvarende stempel prøvetakere, unntatt at det er ikke stempel. Det er pressure-relief hull nær toppen av prøver for å hindre trykkoppbygning av vann eller luft over jordprøven.

[rediger] Laboratorieprøver

En lang rekke med laboratorieprøver kan gjøres på jord for å måle ulike jordegenskaper. Noen jord egenskaper er intrinsic to sammensetning av jordmatriks and og er ikke påvirket av jordomroting, mens andre egenskaper avhenger av strukturen til jorden i tillegg til sammensetningen, og kan bare testes effektivt på relativt uforstyrrede prøver. Noen jordtester måler direkte egenskaper til jord, mens "indeks egenskaper" gir nyttig indirekte informasjon om jord.

• In-situ tetthet. Denne test forutsetter uomrotede prøver og måler bulktetthet av jord.
• Vanninnhold. Denne test måler vanninnhold i jord, normalt uttrykt i prosent av vekt av vann til tørrvekt av jord.
• Analyse av kornfordeling anvender sikter og hydrometer-prøver. Disse testene gjøres på tørket jord og trenger ikke uomrotede prøver, og bestemmer fordeling av kornstørrelse i jordprøve.
• Atterbergsgrense (ASTM D4318). Disse tester bestemmer vanninnhold som andel av jord mindre enn 2 mm kornstørrelse transitions fra en brittle solid to a plastisk solid, og fra en plastisk fast stoff til en flytende væske. Resultatet kalles plastisk grense og flytegrense. Plastisk Index er forskjell mellom flytegrense og plastisk grense, og er range of vanninnhold over som jord acts as a plastisk solid. Atterbergsgrense brukes for å undersøke om jord vil opptre primært som silt eller leire, og om den er "highly plastisk".
• Expansion Index Test. Denne test bruker en remolded prøve av jord for å estimere andel av ekspansjon som kan forventes i svellende jord på grunn av endringer i vanninnhold.

• Direkte skjærtest (ASTM D3080)
• Unconfined Compression (UC) (ASTM D2166)
• Triaksial skjærtest
  • CD - Consolidated drained
  • CU - Consolidated undrained (ASTM D4647)
  • UU - Unconsolidated undrained (ASTM D2850)
• Ødometertest - including consolidation (ASTM D2435) and swell tests (ASTM D4546) se tests measure vertikal bevegelse av jord under ulik belastning og saturation forhold.
• Jord Suction Test (ASTM D5298)
• Kompaksjonstest - Standard Proctor (ASTM D698), Modified Proctor (ASTM D1557), and California Test 216. Disse tester brukes for å bestemme maksimum bulktetthet som en jordprøve kan kompakteres til gitt en spesifikk kompaksjonsenergi. Jordprøve deles opp hvor hver del bringes til ulike vanninnhold ved å tilsette vann eller tørking, and kompakteres til a mold using a spesifikt antall av slag med en hammer of standard størrelse and vekt som faller en spesifikk distanse. Tetthet obtained varies with different moisture contents; "maximum density" is highest obtained at any moisture content, while "optimum moisture" is moisture content at som maximum density is obtained. This test is used primarily for providing field control for jordwork, where typical specifications will require that jord be compacted to at least a certain percentage of maximum density obtained in a compaction test.
• California Bearing Ratio (ASTM D1883) Test. Denne testen måler respons of a compacted prøve of jord eller aggregat to a bearing pressure, and brukes primarily for design of pavement sections. This test was developed by CalTrans, but is no longer used in CalTrans pavement design method. It is still used by or agencies as a cheap method to estimate resilient modulus.
• R-Value Test. (California Test 301) This test måler lateral response of a compacted prøve of jord or aggregate to a vertically applied pressure under specific forhold. This test is used by CalTrans for pavement design, replacing California Bearing Ratio test.

[rediger] Fundamentering

En bygnings fundamentering fordeler belastning fra bygning og/eller strukturer til jord. Geoteknisk ingeniører utformer fundamenteringer basert på belastningskarakteristika av struktur og egenskaper til jord og/eller grunnfjell på stedet.

Sentrale vurderinger for fundamentering er bærekapasitet, setning og grunnbevegelse under fundamentering. Bærekapasitet er evnen til jord å stå imot belastninger som blir påført av bygninger eller strukturer. Setningsbevegelser forekommer ved all fundamentering i alle jordforhold, selv om lette belastning strukturer eller rock sites kan utsettes for ubetydelige setningsbevegelser. For tyngre strukturer eller bløtere sites, både overall settlement relativ til ubebygde områder eller nabobygninger, og differential settlement under en enkelt struktur, kan være concerns. Of particular concern is settlement som foregår over tid, as immediate settlement kan kompenseres for under bygging. Grunnbevegelse under en struktur's fundamenteringer kan forekomme på grunn av shrinkage eller swell of ekspanderende jord på grunn av klimaforandringer, frostsprengning av jord, smelting av permafrost, skråningustabilitet, eller andre årsaker. Alle disse faktorer må tas med i betraktning under utforming av fundamenteringer.

Mange bygningsstandarder spesifiserer grunnleggende parametere for fundamenteringsdesign for enkle forhold, frequently varying by jurisdiction, men slike designteknikker er normalt begrenset til visse typer av construction and certain typer av sites, og er ofte svært konservative.

I områder med grunnfjell kan fundamenteringen stå direkte på grunnfjell; i andre områder kan jord gi tilstrekkelig styrke for strukturer. I områder med dypere grunnfjell med bløt overliggende jord, brukes dypfundamentering for å støtte strukturer direkte på grunnfjell; i områder hvor grunnfjell is not økonomisk tilgjengelig, stive brukes "bearing layers" for å støtte dyp fundamentering i stedet.

[rediger] Grunnfundamentering

[rediger] Pillarer

Pillarer (ofte kallt støttepillarer" fordi de sprer belastning) er strukturer som overfører belastninger til grunnen ved direkte kontakt. Pillarer kan være isolerte pillarer for punkt eller kolonne belastninger, eller strip pillarer for mur eller for long (line) belastninger. Pillarer er normalt laget av armert betong direkte på jord, og er vanligvis presset inn i grunnen for å penetrere sonen for frostbevegelse og/eller for å oppnå ytterligere bærekapasitet.

[rediger] Sålefundamentering

En variant av støttepillarer er å ha hele strukturen på en enkelt såle av betong under hele strukturen. såler må være tykk nok til å gi tilstrekkelig stivhet for å spre bærebelastninger og for å minimere ulike setningsbevegelser over en fundamentering. I noen tilfelle tillates bevegelser og bygninger er konstruert for å tolerere små bevegelser i fundamenteringen. For små strukturer, som single-familie hus, kan sålen være mindre enn 30 cm tykk; for større strukturer kan sålefundamentering være flere meter tykk.

Sålefundamenteringer kan være enten såle-on-grade fundamenteringer eller embedded fundamenteringer, typically i bygninger with kjeller. Såle-on-grade fundamenteringer må utformes for å tillate potensiell grunnbevegelse på grunn av endrede jordforhold.

[rediger] Dypfundamentering

Dypfundamenterings brukes for strukturer eller tunge belastninger når grunnfundamenteringer ikke gir tilstrekkelig kapasitet på grunn av størrelse og strukturelle begrensninger. De kan også brukes for å circumvent svake eller compressible jordlag. Det er mange typer av dypfundamenteringer som piles, drilled shafts, caissons, piers og jord stabilized columns. En annen application of piles is underpinning. Eksisterende bygninger kan utsettes for setningsbevegelser og i slike situasjoner brukes piles for å buttress eksisterende strukturer.

[rediger] Laterale jordstøttestrukturer

En støttemur er en struktur som holder tilbake jord. Støttemurer stabiliserer jord og fjell fra helningsbevegelse eller erosjon og gir støtte for vertikal eller nær-vertikal forandringer. Cofferdams and bulkheads, strukturer for å holde tilbake vann, are sometimes also considered støttemurer.

Hovedproblemet ved geoteknisk design og installasjon av retaining murer er at retained material is attempting å forflyttes forover og ned helninger på grunn av gravitasjon. This creates jord pressure behind wall, som can be analysed based on angle of internal friksjon (φ) and kohesiv styrke (c) of material and amount of allowable bevegelse of wall. This pressure is smallest at top and increases toward bottom in a manner similar to hydraulic pressure, and tends to push wall forward and overturn it. grunnvann behind wall that is not dissipated by a drainage system causes an additional horizontal hydraulic pressure on wall.

[rediger] Støttemur

Støttemurer depend on størrelse and weight of wall mass to resist pressures fra behind. støttemurer will often have a slight setback, or batter, to improve wall stabilitet. For short, landscaping murer, støttemurer made fra dry-stacked (mortarless) stone or segmental betong units (masonry units) are commonly used.

Tidligere in 20. århundre, taller retaining murer were often støttemurer made fra large masses of betong or stone. Today, taller retaining murer are increasingly built as composite støttemurer such as: geosyntetisk or steel-reinforced backfill jord with precast facing; gabions (stacked steel wire baskets filled with rocks), crib murer (cells built up log cabin style fra precast betong or timber and filled with jord) or jord-nailed murer (jord reinforced in place with steel and betong rods).

For reinforced-jord støttemurer, jord reinforcement is placed in horizontal layers throughout height of wall. Commonly, jord reinforcement is geogrid, a high-strength polymer mesh, that provide tensile strength to hold jord toger. wall face is often of precast, segmental betong units that can tolerate some differential bevegelse. reinforced jord's mass, along with facing, becomes gravitasjon wall. reinforced mass must be built large enough to retain pressures fra jord behind it. støttemurer usually must be a minimum of 50 to 60 percent as dyp (thick) as height of wall, and may have to be larger if re is a skråning or surcharge on wall.

[rediger] Forskalling

Prior to introduction of moderne reinforced-jord støttemurer, var cantilevered murer vanligste type av større retaining wall. Cantilevered murer are made fra a relatively thin stem of steel-reinforced, cast-in-place betong eller mortared masonry. cantilever belastning (like a beam) to a large, structural footing; converting horisontalt trykk fra behind wall to vertical pressures på undergrunnen. Sometimes cantilevered murer are buttressed on front, eller include a counterfort on back, to improve ir stabilitet mot høy belastning. Buttresses are short wing murer at right angles to main trend of wall. Disse murene må ha rigide, telesikre betongpillarer. This type of wall uses much less material than a traditional gravitasjon wall.

Cantilever murer motstår lateralt trykk ved friksjon ved base til vegg og/eller passivt jordtrykk, tendens for jord til å motstå lateral bevegelse.

Kjellere er en form for cantilever murer, men krefter på kjellermurer er større enn på conventional murer fordi kjellermur ikke kan bevege seg fritt.

[rediger] Excavation shoring

Shoring of temporary excavations frequently requires a murdesign som does not extend laterally beyond wall, so shoring extends below planned base of excavation. Vanlige metoder of shoring er bruk av sheet piles eller soldier beams and lagging. Sheet piles are a form of driven piling using thin interlocking sheets of steel to obtain a kontinuerlig barriere i grunnen, and are driven prior to excavation. Soldier beams are constructed of wide flange steel H sections spaced om 2-3 m apart, driven prior to excavation. As excavation proceeds, horisontal tømmer eller stål sheeting (lagging) is inserted behind H pile flanges.

I some cases, lateral support som can be provided by shoring wall alene er utilstrekkelig til å motstå planned laterale belastninger; i dette tilfellet er additional support provided by walers eller tiebacks. Walers er strukturer som connect across excavation so that belastninger fra jord på hver side of excavation brukes til å motstå each or, or som transfer horizontal belastnings fra shoring wall to base of excavation. Tiebacks are steel tendons drilled into face of wall som extend beyond jord som is applying pressure to wall, to provide additional lateral resistance to wall.

[rediger] Jordstrukturer

• Fortau
• Strender
• Reservoir
• Anlagt skråning

[rediger] Skråningsstabilitet

skråningsstabilitet er analyse av jorddekkede skråninger og deres potensial til å undergå bevegelse. Stabilitet er bestemt ved balanse of skjærstress og skjærstyrke. En tidligere stabil skråning kan være initielt påvirket av preparatory faktorer som gjør en skråning ustabil. Triggering factors of a skråning failure can be climatic events can n make a skråning actively ustabil, leading to massebevegelses. massebevegelses kan skyldes økning i skjærstress som belastning, lateralt trykk og transient forces. Alternativt kan skjærstyrke reduseres ved forvitring, endringer i porevannstrykk og organisk materiale.

[rediger] Geosyntese

Geosyntese er en paraplyterm for en rekke av syntetiske produkter brukt for å hjelpe til å løse geotekniske problemer. Termen omfatter generelt fire hovedprodukter; geotekstiler, geogitter, geomembraner og geokompositter. Syntetisk materiale er nyttig for bruk i grunn der høy grad av varighet er nødvendig, dette er ikke å si at de er indestructible. Geosyntese er tilgjengelig i en rekke former og materialer for forskjellige bruksområder og er brukt i mange byggearbeider som veier, flyplasser, jernbaner, kantsoner, retaining strukturer, reservoirer, kanaler, dammer, landfyllinger, kantsonebeskyttelse og kystbyggearbeid.

[rediger] Se også

• Sivilingeniør
• Effektivt stress
• Geologi
  • Ingeniørgeologi
  • Bergartsklassifikasjon
  • Seismologi
• Landfylling
• Land reclamation
• Jordfysikk
• Jordlære
• Karl von Terzaghi

[rediger] Noter og referanser

• Holtz, R. and Kovacs, W. (1981), An Introduction to Geotechnical Engineering, Prentice-Hall, Inc. ISBN 0-13-484394-0
• Bowles, J. (1988), Foundation Analysis and Design, McGraw-Hill Publishing Company. ISBN 0-07-006776-7
• Cedergren, Harry R. (1977), Seepage, Drainage, and Flow Nets, Wiley. ISBN 0-471-14179-8
• Kramer, Steven L. (1996), Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice-Hall, Inc. ISBN 0-13-374943-6
• Freeze, R.A. & Cherry, J.A., (1979), Groundwater, Prentice-Hall. ISBN 0-13-365312-9
• Mitchell, James K. & Soga, K. (2005), Fundamentals of Soil Behavior 3rd ed., John Wiley & Sons, Inc.
• Rajapakse, Ruwan., (2005), "Pile Design ans Construction", 2005. ISBN 0-9728657-1-3

| width="50%" align="left" valign="top" |