LABORATION SIKTNINGSANALYS OCH JORDARTSKÄNNEDOM

Transkript

1 LABORATION SIKTNINGSANALYS OCH JORDARTSKÄNNEDOM 1 INLEDNING OCH SYFTE laborationen utgörs av en siktningsanalys med databearbetning i dataprogrammet Excel. Analysen ska resultera i en jordartsbestämning samt indelning i materialklass och tjälfarighetsklass. Redovisning sker i form av en labrapportprotokoll samt muntlig presentation (gruppdiskrussion). 2 METODER 2.1 Provtagning av jord för siktningsanalys (i fält) Provet ska bestå i mineraljord och tas i ett valfritt läge. Stenar större än 20 mm sorteras bort. Prov ske ej innehålla mycket humus eller annat organiskt material. Tabell 3. Rekommenderad provmängd för siktningsanalys. Provtyp Steniga, grusiga prov inkl morän Sandiga prov Silt, lera Mängd 1 kg 0,2-0,5 kg 0,1-0,2 kg 2.2 Jordartsbedömning i fält (okulär jordartsbedömning) Att avgöra vilken kornstorleksfördelning som en jordart har i fält/i ett redan inhämtat prov är svårt, eftersom de flesta jordarter innehåller flera kornstorlekar. Exempelvis består Morän av samtliga kornstorlekar. Friktionsjordarter innehåller kornstorlekar större än 0,063 mm. Enskilda korn av denna storlek kan man se med blotta ögat. De bildar i torrt tillstånd sluttningar med ca 35 graders rasvinkel. Kohesionsjordarter innehåller kornstorlekar finare än 0,063 mm och de enskilda kornen kan inte urskiljas. De kan i torrt tillstånd bilda lodräta branter Utrullningsprov För att i fält snabbt få en uppfattning om vilken kornstorlek som ett finkornigt prov består av, kan ett utrullningsprov utföras. Jordarten bör vara naturligt fuktig. Rulla ut provet till en tunn tråd i handflatan eller mot en träplatta. När tråden går av mäts diametern på brottytan (tabell 1). 1

2 Tabell 1. Brottytans diameter hos ett utrullningsprov vid olika kornstorlekar (modifierad från Delteus och Kristiansson 1993). Kornstorlek Grus, sand, silt Finsilt Lera Styv lera Diameter kan ej utrullas 4-6 mm 2-3 mm 1-1,5 mm Skak och tryckförsök För att i fält snabbt få en uppfattning om vilken kornstorlek som ett finkornigt prov av silt består av, kan ett skak- och tryckförsök utföras. Jordarten bör vara naturligt fuktig och därefter tillsätt extra vatten. Tag provet i handflatan, knyt handen och skaka. Öppna handen och titta om ytan är blank. Silt får en glansig yta och blir matt vid tryck. Tryck med fingret mot provet och se om ytan då blir matt. Knyt handen och krama ut vattnet. Silt hårdnar, spricker och smulas sönder och ytan är matt. 2.3 Siktningsanalys 1. Torka provet i 105 C i 2 timmar och låt det sedan svalna. 2. Finfördela provet med fingrarna eller mycket försiktigt i en mortel. 3. Väg provet och för in värdet i tabell 4 (Total Vikt). 4. Kontrollera att siktserien är ren, komplett och rätt ihopsatt. Dessa siktar ska finnas med: 16, 8, 4, 2, 1, 0,50, 0,25, 0,125, 0,063 mm samt siktbotten. 5. Häll provet i siktserien och låt provet skaka i ca minuter. Längre tid för mycket osorterade prov. 6. Väg mängden material på varje sikt samt siktbotten och för in dessa värden i resultattabellen (tabell 4). Det lättaste sättet att väga, som minskar svinnet av material, är att man väger den fulla sikten, tömmer sikten, väger den tomma sikten och räknar ut skillnaden mellan full och tom sikt dvs siktat material. OBS! Spara provet inför muntlig redovisning. 7. Summera mängden material på siktarna och för in i tabellen (Siktat material). Om siktfelet är mer än 3 % bör siktningen göras om. Siktfelet är skillnaden mellan total vikt och siktad vikt. 8. Räkna ut mängden material på varje sikt i % av den siktade vikten och för in i tabell Räkna ut kumulativ viktprocent (passerad mängd material, med början vid minsta kornstorlek) för varje sikt och för in dessa värden i tabell 4. Vid kumulativ beräkning blir startvärdet lika med värdet viktprocent för botten (tabell 4). Nästa värde blir summan av startvärdet och värdet viktprocent för 0,063 osv; sista värdet blir följaktligen summan av alla siktars viktprocent (100%, med reservation för avrundningsfel). 2

3 10. För in den kumulativa vikt-% i diagrammet som ni ska göra i Excel. 11. Beräkna graderingstal Cu =d60/d10, d10 och d60 representerar de kornstorlekar som svarar mot ordinatorna 10 % respektive 60 % av den vid siktning passerande jordmassan. 12. Anteckna kornfördelningskurvans form i tabell 2, 7 s i EN ISO (finns i labsal). 13. Studera tabell A1 sida 12 i EN ISO och notera jordartsgrupp. 14. Beräkna 1. Grushalt, 2. Sandhalt, 3. Finjordshalt,. För fraktionsgränser se tabell 1 sid 7 i EN ISO (finns i labsal). 15. Gör klasssificering genom att läsa av nomogram figur B1 s 14 i EN ISO , övre delen. Den nedre delen av diagrammet går att avläsa endast om vi gjort en sedimantation Gå in i AMA tabell CB/1 (se Bilga A ger hänvisning till och anteckna materailtyp och tjälfarlighetsklass. 3

4 3 RESULTAT Tabell 4. Resultattabell. Total vikt (g) = Siktnivå Vikt (g) Vikt (g) Vikt (g) Viktprocent Kumulativ (mm) (Full sikt) (Tom sikt) (Siktat (Beräknat på viktprocent material) siktad vikt) > ,5 0,25 0,125 0,063 Botten ( <0,063 mm) Siktad vikt (g) = Cu =d60/d10 5 DATABEARBETNING I EXCEL 1. Börja med att skriva in siktstorlekarna (börja med botten ( <0,063 mm), dvs den finaste kornstorleken) i millimeter i en kolumn. 2. Knappa därefter in den uppmätta mängden i gram i nästa kolumn. (Om siktarna har vägts full och tom sikt, knappas dessa värden in i de följande kolumnerna och därefter beräknas mängden siktat material.) 3. Summera provets vikt i en ledig cell, förslagsvis under vikterna. Funktionen för summering finns som verktygsknapp, Σ. 4. Beräkna andelen i %, i nästföljande kolumn, skriv funktionen för finaste klassen och kopiera den till de övriga. 4

5 5. I nästa kolumn beräknar du kumulativ viktsprocent genom att summera mängden (i procent) från fin mot grov mängd. Efter dessa uträkningar skall du konstruera två grafer per jordartsprov: - Ett stapeldiagram med kornstorlek på X-axeln och procentuell vikt på Y-axeln - Ett linjediagram med kornstorlek på X-axeln och kumulativ viktsprocent på Y-axeln. Exempel på sådana grafer ser du här nedan (figur 1 och 2). 1. Tryck på ChartWizard (Diagramguiden = verktygsknappen som ser ut som ett diagram). 2. Välj stapeldiagram, Column, tryck Next. På fliken DataRange, klicka på rutan till höger om raden märkt DataRange: (diagramguiden förminskas då). Markera de data som ska vara på y-axeln (Vikt%). När detta är gjort tryck återigen på den lilla rutan vid DataRange-raden (förstoring av diagramguiden). Klicka sedan på fliken Series. Klicka på rutan till höger om raden markerad Category (X) axis labels. Markera data för x-axeln (ta ej med kolumnöverskriften). När detta är gjort tryck Next, skriv rubriker för x- och y-axlarna. Tryck Next, välj att lägga diagrammet på samma sida (Sheet) som tabellen ligger, genom att markera As object in: Sheet 1 (om din tabell ligger på sida 1). Tryck Finish och diagrammet är klart. 3. Redigera diagrammet, t ex ta bort bakgrundsfärg, ändra typsnitt på text osv. Gör diagrammet helt färdigt i Excel, se till att du är helt nöjd med diagrammet innan det klistras in i Worddokumentet, eftersom om diagrammet klistras in som bild kan man inte ändra på det i Word. 4. Kopiera figuren och klistra in den i labrapportprotokollet. Välj Paste Special/Picture (Enhanced Metafile) i Word. 5. Gör på samma sätt med den kumulativa kurvan men välj ett linjediagram. Linjen mellan punkterna ska vara dragen på ett jämnt och naturligt sätt och inte med raka streck mellan provpunkterna som Excel gör som standard. Beroende på kornstorleksfördelningen kan man behöva få Excel att anpassa linjen. Det gör man genom att dubbelklicka på linjen och sedan kryssa i rutan Smoothed line under fliken Patterns. När du gjort det kumulativa diagrammet klart, kan du dubbelklicka på det (i Excel) så att det blir editeringsbart. Dubbelklicka på Y-axeln för att ändra intervallet, så att det blir i tex i 25%-steg. 5.1 Några rekommendationer vad gäller grafer. Om det bara finns en mätserie i diagrammet kan legenden tas bort, om det däremot finns fler mätserier i diagrammet måste legenden finnas kvar. Om du glömmer att skriva in rubriker på axlarna, kan det åtgärdas genom att markera diagrammet (klicka på det en gång), trycka på ChartWizard-knappen, trycka Next tills du kommer till sidan ChartWizard-Step 3 of 4-Chart Options, där kan du sedan skriva in rubriker. Om du märker att du skrivit fel i befintliga rubriker kan du klicka på texten en gång, markera felet och sedan ändra, du behöver med andra ord inte öppna ChartWizard. 5

6 Om texten är snedställd på diagrammets x-axel, kan detta ändras genom att dubbelklicka på x- axeln, och gå in på Alignment i menyn som kommer upp på skärmen; Format Axis. Vrid TEXT pilen till +90. Bra att veta! Om du upptäcker att x-axeln är felvänd, kan du vända den genom att dubbelklicka på x-axeln, gå in på Scale i Format Axis-menyn och bocka för de två nedersta rutorna. Ta bort eventuellt kryss i den översta rutan. Detta bör dock inte vara fallet i denna laboration. De enkla graferna är oftast de som tydligast framhäver vad du vill presentera, dvs. ta bort all onödig information, som ramar runt teckenförklaringar, överdrivet många decimaler mm. Däremot skall figurtexten vara så utförlig att den kan läsas och förstås utryckt från sitt sammanhang Vikts-% Kornstorlek (mm) Figur 1. Procentuell mängd per kornstorleksklass i ett siktat bottenprov från Örefjärden. Kumulativ vikts-% Kornstorlek (mm) Figur 2. Kumulativ viktsprocent i ett siktat bottenprov från Örefjärden. 6 ÖVRIGT Mer information om jordartsanalyser finns t ex i 6

7 Rolf Larsson, Statens geotekniska institut, Jords egenskaper Skriftlig redovisning Resultatet ska sammanställas i ett labrapportprotokoll 1 sida (exempel finns i labsal). På baksidan ska finnas ett stycke där ursprunget för provet beskrivs. Beskriv om det finns något särskilt syfte till att göra en jordartsbestämning, indelning i materialklass och tjälfarlighetsklass. Muntlig redovisning Muntlig redovisning sker vid tillfälle för seminarium. Varje grupp arrangerar det ursprungliga provet intill labrapportprotokoll så det går att beskåda för övriga deltagare. Seminarium inleds med en stund för allas inläsning och avslutas med en gruppdiskussion och gemensam diskussion. Specifika referenser för kornstorleksanalys-laborationen Geoteknisk undersökning och provning - Benämning och indelning av jord - Del 1: Benämning och beskrivning - Tillägg 1 (ISO :2002/Amd 1:2013) Geoteknisk undersökning och provning - Identifiering och klassificering av jord - Del 2: Klassificeringsprinciper - Tillägg 1 (ISO :2004/Amd 1:2013) Anläggnings AMA 7

8 Bilaga A, Anläggnings AMA 8