CPT-sondering och trycksondering, en jämförande studie om utvärdering av friktionsvinkel i friktionsjord

Transkript

1 Självständigt arbete vid Institutionen för geovetenskaper 2017: 14 CPT-sondering och trycksondering, en jämförande studie om utvärdering av friktionsvinkel i friktionsjord Adam Bolinder INSTITUTIONEN FÖR GEOVETENSKAPER

2

3 Självständigt arbete vid Institutionen för geovetenskaper 2017: 14 CPT-sondering och trycksondering, en jämförande studie om utvärdering av friktionsvinkel i friktionsjord Adam Bolinder INSTITUTIONEN FÖR GEOVETENSKAPER

4 Copyright Adam Bolinder Publicerad av Institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet ( Uppsala, 2017

5 Abstract CPT Probing and Pressure Probing, a Comparative Study of Friction Angle Evaluation in Friction Soil Adam Bolinder Knowledge of the soils friction angle is necessary to avoid landslides at slope stability surveys and dimensioning for foundation of different constructions. Frictional forces mainly builds up friction soil and the friction angle is defined by the angle when landslides occur. Friction angle can be evaluated using CPT or pressure probe. Both methods are performed similarly, with constant pressure and sink rate, but differ in time, cost, competence requirements and number of measurable parameters. The methods also differ when evaluating the friction angle. For CPT, the Conrad software is used while pressure probe is evaluated with empirical values, set against the peak pressure. This degree project compares the results from performed and evaluated CPT and pressure probes from several drill points in a project. The purpose of the study is to draw conclusions about the soils friction angle, whether the empirically evaluated values of the friction angle by pressure probing, can be correlated with the values of the friction angle through CPT, evaluated with the Conrad software. Both CPT and the evaluation with Conrad are more advanced methods and are therefore seen as the correct value for the soils friction angle. The result shows that pressure probe provides a good indication when evaluating the friction angle and can be used, with the knowledge that the friction angle is rarely evaluated higher than from CPT. The methods differ the most towards the surface to almost correlate towards the depth. Key words: Friction, friction angle, CPT, pressure probe, correlation Independent Project in Earth Science, 1GV029, 15 credits, 2017 Supervisors: Lars Maersk Hansen and Hanna Lundhede Department of Earth Sciences, Uppsala University, Villavägen 16, SE Uppsala ( The whole document is available at

6 Sammanfattning CPT-sondering och trycksondering, en jämförande studie om utvärdering av friktionsvinkel i friktionsjord Adam Bolinder Kunskap om jordens friktionsvinkel är nödvändig vid bland annat släntstabilitetsutredning samt dimensionering för grundläggning av byggnader och anläggning. Friktionsjord byggs huvudsakligen upp av friktionskrafter och friktionsvinkeln definieras av vinkeln då ras uppstår. n kan bland annat utvärderas med hjälp av resultat från CPT eller trycksondering. Båda metoderna utförs på liknande sätt, med konstant tryck och sjunkningshastighet men skiljer sig i tidsåtgång, kostnad, kompetenskrav samt antal mätbara parametrar. Metoderna skiljer sig också vid utvärdering av friktionsvinkel. För CPT används programvaran Conrad medan trycksondering utvärderas med empiriskt framtagna värden, ställda mot spetstrycket. Detta examensarbete jämför resultaten från utförda och utvärderade CPT resp. trycksonderingar från ett flertal borrpunkter i ett projekt. Syftet med studien är att dra slutsatser om jordens friktionsvinkel, huruvida de empiskt utvärderade värden för friktionsvinkeln genom trycksondering kan korreleras med värden för friktionsvinkeln genom CPT, utvärderande med programvaran Conrad. Både CPT-sondering och utvärdering med Conrad är avancerade metoder och ses därför som det mer korrekta värdet för jordens friktionsvinkel. Resultatet visar att trycksondering ger en bra indikation vid utvärdering av friktionsvinkel och kan användas, med vetskapen att friktionsvinkeln sällan utvärderas högre än från CPT. Skillnaden vid utvärdering är som störst nära markytan och minskar för att nära på korrelera mot djupet. Nyckelord: Friktion, friktionsvinkel, CPT-sondering, trycksondering, korrelation Självständigt arbete i geovetenskap, 1GV029, 15 hp, 2017 Handledare: Lars Maersk Hansen och Hanna Lundhede Institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet, Villavägen 16, Uppsala ( Hela publikationen finns tillgänglig på

7 Innehållsförteckning 1. Introduktion Inledning Syfte och mål Metod Jordartsklassificering Kornstorlek Kornstorleksfördelning Jordtyper Organisk jord Friktionsjord Kohesionsjord Mellanjord Jordmekanik för friktionsjord Strukturell uppbyggnad och friktion Totalspänning, effektivspänning och skjuvspänning Coulombs brottlag Sonderingsmetoder 6 2. Cone penetration test Bakgrund Matematiska samband och definitioner Sonderingsklasser Utrustning Kalibrering och kontroll inför CPT-sondering Utförande av CPT-sondering Kostnader, möjligheter och krav Empiriska samband och utvärdering av friktionsvinkel Mekanisk trycksondering Bakgrund Utrustning Förberedelser och utförande Empiriska samband Resultat Diskussion 25 Slutsats 27 Tackord 27 Referenser 27 Bilagor 29

8

9 1. Introduktion 1.1 Inledning Innan byggnation i friktionsjord kan påbörjas, krävs undersökningar av jorden som ska stabilisera och bära last. Arbetet är nödvändigt då ras, skred, erosion och sättningar bör undvikas så mycket som möjligt (Axelsson & Mattsson., 2016). För att klara detta krävs kompetens inom geoteknik. Geoteknik innefattar kunskapen om jords och bergs tekniska egenskaper samt tekniken att bygga i jord och berg (Axelsson & Mattsson., 2016). Undersökningarna ska ge en inblick över jordart, jordlagerföljder, avstånd till berggrunden samt jords egenskaper till exempel friktionsvinkel eller skjuvhållfasthet. Denna studie fokuserar på frikionsjord och dess friktionsvinkel. Undersökningarna är nödvändiga då marken är unik och naturligt materials egenskaper skiljer sig från plats till plats till skillnad från t.ex. betong eller stål som alltid har i stort sett samma egenskaper (Axelsson & Mattsson., 2016). Det finns ett flertal olika metoder för att göra geotekniska undersökningar där sondering och provtagning tillhör de vanligaste. Sondering innefattar alltid en sondspets som drivs ned i marken genom tryck, slag eller rotation. I Sverige finns idag flera olika sonderingsmetoder som används för specifika ändamål. CPT (Cone penetration test) samt mekanisk trycksondering är två vanliga undersöknings/sonderingsmetoder som används inom geotekniken (SGF:s fältkommité 2013). CPT lämpar sig för att bedöma jordlagerföljd och fasthet samt för bedömning av jordens geotekniska egenskaper (Larsson, 2015). Mekanisk trycksondering lämpar sig för att ge en indikation och en relativ bedömning över jordlagerföljden (SGF:s fältkommité, 2013). Båda metoderna utförs på liknande sätt, med konstant tryck och sjunkningshastighet men skiljer sig i tidsåtgång, kostnad, kompetenskrav samt antal mätbara parametrar. Metoderna skiljer sig också vid utvärdering av friktionsvinkel. För CPT används programvaran Conrad (Larsson 2015). Trycksondering utvärderas med empiriskt framtagna värden, ställda mot spetstrycket vid sonderingen (Bergdahl et.al., 1993). Området där de geotekniska undersökningarna utförts och vars parametrar används i denna studie, tillhör projekt Hallsberg-Stenkumla och är utspridda över ett större område kring Hallsbergs och Askersunds kommun. Undersökningspunkterna är utförda i skog och på åkermark. Sonderingen har utförts under marknivå och är oberoende av varandra. 1.2 Syfte och mål Examensarbetet syftar till att jämföra resultaten från utförda och utvärderade CPTrespektive trycksonderingar, utförda korrelerande borrhål i friktionsjord. Målet är att dra slutsatser om jordens friktionsvinkel, huruvida de empiriskt framtagna värdena för friktionsvinkel från trycksondering kan korreleras med värden från CPT, utvärderade med programvaran conrad. Hur väl stämmer de empiriskt framtagna värdena och kan de användas på ett säkert sätt i verkliga projekt. Målet blir också att dra slutsatser om när metoderna bör användas var för sig och när de bör korreleras, för att göra arbetet så tids- och kostnadseffektivt som möjligt. 1

10 1.3 Metod Metodiken för examensarbetet är uppdelad i tre delar. Den första delen innefattar litteraturstudier över CPT respektive trycksondering samt friktionsjord och dess egenskaper. Andra delen innefattar fältarbete där syftet främst är att få en inblick hur metoderna appliceras i fält. Den tredje delen innefattar analysarbete av tidigare utförda och utvärderade CPT resp. trycksonderingar. Vid analysen kommer friktionsvinkeln jämföras. För CPT finns friktionsvinkeln redan utvärderad medan trycksonderingens värden endast finns som rådata. Trycksonderingens spetstryck måste därför utvärderas genom kraften per ytarea (sondspetsen) som krävs för att pressa ned sonden genom jorden. Dessa värden ska sedan utvärderas med empiriskt framtagna värden för friktionsvinkel ur (Bergdahl et.al., 1993). 1.4 Jordartsklassificering Jordarter klassificeras och delas in i grupper utifrån en rad parametrar som ska förenkla och göra det lättare att bedöma dess egenskaper. Av alla parametrar är kornstorlek och kornstorleksfördelning de tekniskt viktigaste (Axelsson & Mattsson., 2016). Om kornstorleksgrupperna är närliggande benämns sedimenten som sorterade. Består sedimenten av en blandning av kornstorlekar benämns dem som osorterade (Lundqvist 2006). Andra viktiga parametrar är bildningssätt, organisk halt, tjälfarlighet och plasticitet. Inom jordmekanik tillkommer fler parametrar såsom hållfasthetsegenskaper (Axelsson & Mattsson., 2016) Kornstorlek Inom geotekniken indelas jord i kornfraktionerna block, sten, grus, sand, silt och ler (se tabell 1). Vidare kan till exempel sand indelas i grovsand, mellansand och finsand. Systemet är skapat med hänseende på jords tekniska egenskaper (Axelsson & Mattsson., 2016). Tabell 1. Fraktion, beteckning och fraktionsgränser enligt SGF samt SS EN (SGF:s fältkommité, 2013). Fraktion Beteckning Fraktionsgräns (mm) SGF SS SGF SS Block Bl Bo >600 >200 Sten St St Grus Gr Gr Sand Sa Sa 0,06-2 0,063-2 Silt Si Si 0,002-0,6 0,002-0,063 Ler Le Cl <0,002 <0, Kornstorleksfördelning Normalt så innehåller naturlig mineraljord flera olika kornstorlekar. Naturligtvis finns undantag t.ex vissa moräner som innehåller alla kornstorlekar samt sedimentationsskikt med engraderade jordar. För att fastställa kornstorleksfördelningen för material större än 2 µm kan en siktanalys göras. För att 2

11 fastställa kornstorleksfördelningen för material mindre än 2 µm kan en sedimentationsanalys göras (Axelsson & Mattsson., 2016). 1.5 Jordtyper Organisk jord Mängden organiskt material är en vikig parameter vid en geoteknisk analys. Jorden kallas för organisk om den innehåller mer än 20 % organiskt material (Statens geotekniska institut) Friktionsjord Begreppet friktionsjord innebär att partiklarna endast hålls samman via friktionskrafter. Detta gäller främst för sand och fraktioner större än sand. Materialets friktionsvinkel definieras som den maximala vinkel materialet kan ha utan att ras uppstår (se tabell 2) (Statens geotekniska institut). Tabell 2. Empiriskt framtagna värden för friktionsjords inre friktionsvinkel φ k (Bergdahl et.al., 1993). Lagringstäthet Löst lagrad Fast lagrad Jordart Silt Sand Grus Sand-morän Grus-morän Makadam Sprängsten 26º 28º 30º 35º 38º 30º 40º 33º 35º 37º 42º 45º 38º 45º Kohesionsjord Kohesion berör främst lerjordar och innebär att materialet hålls samman, inte bara via friktion utan också genom molekylära attraktionskrafter som binder ihop materialet (Statens geotekniska institut) Mellanjord Mellanjord är en blandning av friktions och kohesionsjord varav silt räknas som huvudfraktionen (Statens geotekniska institut). 1.6 Jordmekanik för friktionsjord Strukturell uppbyggnad och friktion Friktionsjord innefattar främst fraktioner större än 0,063 mm. Beroende på ett antal faktorer kommer utseendet på kornen skilja sig vilket i sin tur påverkar friktionsvinkel och hållfasthet. Faktorer som påverkar detta är utgångsmaterial, bildningsätt och i ett senare skede erosion, transport samt sedimentation. I Sverige präglas kornens utseende till en stor grad av inlandsisen och dess effekter. Moränbildningar har ofta en kantig och oregelbunden struktur medan isälvsavlagringar ofta är rundande och regelbundna. Detta får konsekvenser för hållfastheten då ett kantigt och 3

12 oregelbundet material har en högre friktionsvinkel och högre hållfasthetsegenskaper (Axelsson & Mattsson., 2016). En friktionsjord besitter främst friktionskrafter men saknar elektrisk laddning. Friktionsjordar bärs upp av sin egen tyngd och genom direkt kornkontakt förs tyngden längre ner i jordmassan vilket också är den dominerande kraften. Det uppstår även en viss bindning i kontaktpunkten då två kroppar stöter ihop med varandra s.k. van der Waals-krafter (Axelsson & Mattsson., 2016). Friktionskoefficenten μ och kontaktfriktionsvinkeln uu erhålls genom friktionen mellan två kontaktytor och defineras med sambandet μμ = tttttt uu Om friktionen är fullt utbildad överförs tangentialkraften (T) genom mineralkontaktspunkten FF = NN tttttt uu För att kontakten mellan kornen ska hållas intakt ska tangentialkraften i en kontaktpunkt vara mindre eller lika med friktionskraften F (Axelsson & Mattsson., 2016). TT FF Överstiger tangentialkraften friktionshållfastheten kommer glidning uppstå mellan kornen vilket leder till omlagring av jordstrukturen.friktionskoefficenten för ytorna på sand och grus ligger runt 0,5 vilket ger kontaktfriktionsvinkeln uu = 26. Kontaktfriktionsvinkeln samt låsningseffekter bygger upp den inre eller effektiva friktionsvinkeln, vilken bestämmer bl.a. jordmassans rasvinkel och hållfasthet. Låsningseffekten i jordmassan beror på dess kornstorlek, kornfördelning, kornform och portal (packningsgrad). Kornstorleken har dock ingen större inverkan på låsningseffekten utan det är främst graderingen som påverkar portalet som i sin tur påverkar låsningseffekten. Finare korn kan låsa grövre korn i en välgraderad jord med ett mindre portal än en likformig jord med ett högre portal. Detta resulterar i att den inre friktionsvinkeln blir högre hos den välgraderade jorden (se tabell 3). Detta leder också till att den inre friktionsvinkeln är större än kontaktfriktionsvinkeln > uu (Axelsson och Mattsson., 2016). För att en fast packad jord ska formändras, krävs större skjuvande krafter än för en löst packad jord på grund av att låsningseffekterna verkar mindre. sambandet mellan portal och inre friktionsvinkel i en fast packad jord kan ses som olinjärt medan sambandet för en löst packad jord kan ses som linjärt (se Axelsson & Mattson 2016 sid 186). I en fast packad jord måste därför kornen dilatera det vill säga kornen lyfts över varandra. Denna dilatanseffekt gör att väl packad jord får en högre inre friktionsvinkel än en löst packad jord (Axelsson & Mattsson 2016). 4

13 Tabell 3. Hur kornform, gradering och lagring påverkar den inre friktionsvinkeln (Axelsson & Mattsson., 2016). Kornform Gradering Lös lagring Fast lagring Rundad Likformig 30º 37º Rundad Välgraderad 34º 40º Spetsig Likformig 35º 43º Spetsig Välgraderad 39º 45º Totalspänning, effektivspänning och skjuvspänning Totalspänningen betecknas σ och definieras av jordmassans egentyngd, porvattentrycket u samt eventuell påförd last. Totalpänningen kan användas för att räkna ut effektivspänningen σ, genom spänningsekvationen σ = σ-u. Om u=0 blir de två spänningarna likställda σ = σ. För varje spänningstillstånd finns tre vinkelräta spänningsriktningar s.k. huvudspänningar. Huvudspänningarna betecknas σ1, σ2 och σ3 där σ1 motsvarar den största huvudspänningen och σ3 motsvarar den lägsta huvudspänningen. Skjuvspänning betecknas ττ och definieras av jordens förmåga att behålla sin struktur när den utsätts för skjuvkrafter (Axelsson & Mattsson., 2016) Coulombs brottlag Charles-Augustin de Coulomb var en fransk fysiker och ingenjör som under talet undersökte villkoren för att brott skulle inträffa i en grovkornig jord. År 1773 bevisade han experimentellt att det finns ett linjärt samband mellan effektivt normaltryck och skjuvspänning i brottzoner. Coulombs brottlag definieras genom ττ ff = σσ aa tttttt 5

14 1.7 Sonderingsmetoder Sondering har använts inom geotekniken sedan början av talet och syftar till att bedöma jordlagerföljd, fasthet och utbredning i jorden. En del metoder erbjuder även en inblick över jordens geotekniska egenskaper (SGF:s fältkommité 2013). Sondering innefattar alltid en sondspets som drivs ner i jorden med hjälp av sondstänger. Dessa kan sedan delas in i två huvudklasser beroende på om sonden drivs ned genom tryck, slag eller rotation. Om sonden i första hand drivs ned genom statisk belastning (tryck) benämns den statiskt. Om sonden i första hand drivs ned genom slag eller rotation benämns den dynamisk. Den största skillnaden mellan klasserna är att de dynamiska klasserna, oftast har en bättre nedträngningsförmåga. De statiska klasserna har å andra sidan oftast bättre förutsättningar att bedöma fasthetsvariationer i lös jord. I denna uppsats jämförs CPT med trycksondering som båda är av klassen statisk (SGF:s fältkommité, Figur 1. Borrvagn och sonderingsutrustning (Bolinder, 2017) 2013). Figur 1 visar en av WSPs borrvagnar som används vid sondering. 2. Cone penetration test 2.1 Bakgrund Cone penetration test eller CPTsondering är en elektrisk sonderingsmetod som använts inom geotekniken sedan runt år Från början utfördes mätningen mekanisk men övergick till att göras helt elektrisk under 1950-talet (Larsson, 2015). Vid CPT-sondering drivs en cylindrisk sond ned i marken med konstant tryck och hastighet varpå spetsmotstånd, mantelfriktion och i de flesta fall också portryck mäts. Metoden används i första hand för att studera Figur 2. CPT-utrustning (Larsson, 2015). 6

15 jordlagerföljder, fasthet och utbredning men kan också ge en inblick över jordens geotekniska egenskaper. Metoden lämpar sig för både kohesion och friktionsjordar men då sonden endast drivs ned i marken genom tryck, lämpar sig CPT endast för jordarter upp till grusfraktionen. Vid fastare sandlager, grus och fraktioner större än grus kommer sonderingsstopp att erhållas. Slag och rotation är inte tillåtet. Sedan 1975 kan även portrycksmätningar göras med CPT och metoden kan därför delas in i två huvudgrupper, CPT (utan portrycksmätning) och CPTu (med portrycksmätning). Huvudgrupperna kan sedan delas in i fem användningsklasser där man skiljer på antalet parametrar som mäts, mätnoggrannhet samt avläsningsintervall (Larsson, 2015) CPT är en avancerad metod både före, under och efter utförd sondering och ställer därför stora krav på utrustning, noggrannhet och handhavande. Det finns därför en internationell standard betecknad SS-EN ISO Denna standard antogs i Sverige 2012 och ska gälla globalt och för alla jordförhållanden. Det finns även en standard, utvecklad av SGF (svenska geotekniska föreningen) år Den används främst som ett komplement till den internationella standarden vid lösare jordar där noggrannhetskraven måste utökas (se 2.3). Efter utförd sondering skickas datan till ansvarig geotekniker för analys och utvärdering i ett lämpligt program till exempel Conrad. Conrad är utvecklat av statens geotekniska institut i samarbete med SGI;s information nummer (Larsson, 2015). Figur 2 visar CPT och utrustningen som tillkommer. 2.2 Matematiska samband och definitioner Spetsmotstånd qt alternativt qc Spetsmotståndet definieras som den totala kraften per ytenhet och mäts i enheten MPa eller KPa. Mätningen fås genom kvoten av sondspetsens totala spetskraft och spetsens tvärsnittsarea vilket normalt är 1000 mm 2. För CPT-sondering utan portrycksmätning används beteckningen qq cc och avser det totala spetstrycket vid spetsen. Används beteckningen qq tt har korrektioner gjorts för olika felkällor som orsakas av obalanserade vattentryck (Larsson, 2015). qq tt = TTTTTTTTTT ssssssssssssssssssss TTTTärrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr qq cc = OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO mmättttärrrrrr ppå ssssssssssssssssssss TTTTärrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr Lokal mantelfriktion ft alternativt fs Lokal mantelfriktion fås genom kvoten av den totala friktionskraften mot friktionshylsan samt hylsans mantelyta vilken normalt uppgår till mm 2. På grund av obalanserade vattentryck i friktionshylsans ändytor måste mätvärdena som erhålls korrigeras, för att få rättvisande värden (Larsson, 2015). ff tt = TTTTTTTTTT fffffffffffffffffffffffffftt MMMMMMMMMMMMMMMMMM 7

16 OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO vvärrrrrr ppå ffffffffffffffffffffffffffff ff ss = MMMMMMMMMMMMMMMMMM Friktionskvot Rft Friktionskvoten erhålls genom att dividera mantelfriktion och spetstryck på önskat djup/nivå (Larsson, 2015). RR ffff = ff tt qq tt 2.3 Sonderingsklasser I Sverige används normalt sonder med en kapacitet på 5 tons spetskraft. Det finns kraftigare sonder med kapacitet upp till 20 ton men de används främst utomlands. Större kapacitet gör att sonderingen kan användas i fastare jordar men medför en minskad noggrannhet i mätningen. Vid mycket lösa jordar kan sonder med lägre kapacitet än 5 ton användas för ökad noggrannhet vid mätningen. Beroende på jordtyp slits sonden olika mycket varpå olika toleransnivåer framtagits. I finkornigt material finns strikta krav på utrustningen medan i grövre material, till exempel sand där sondspetsen kommer slitas betydligt mer finns en större tolerans för slitage. SGF har tagit fram en standard med tre indelningsklasser baserat på krav om noggrannhet där nummer 3 har de högsta kraven och nummer 1 de lägsta (se tabell 4) (SGF Rapport 1:93) Tabell 4. Sonderingsklasser framtagna av SGF med hänseende på noggrannhet. Klass 1 har de lägsta kraven och klass 3 har de högsta kraven (SGF:s fältkommité. 2013). 8

17 Den internationella standarden benämns SS-EN ISO Här indelas istället klasserna för passande användningsområde (se tabell 5). Klasserna 0 och 1 lämpar sig bäst för mycket lösa till lösa jordar. Klasserna 2 och 3 lämpar sig bäst för lös till fast lagrad jord. Klass 4 lämpar sig bäst för fasta till mycket fasta jordar och är också den enda av klasserna där varken portrycksmätning, lutningsmätning eller jordartsparametrar kan utvärderas (Larsson, 2015). Tabell 5. Internationell standard för sonderingsklass. Här indelas klasserna utifrån passande användningsområde (SGF:s fältkommité, 2013). 2.4 Utrustning Sonden De yttre delarna på sonden består av friktionshylsa, förlängningsdel, filter samt en konisk spets. Helst ska den sammanlagda längden av friktionsylsan och förlängningsdelen vara 1000 mm. Diametern bör vara konstant för denna längd (Larsson, 2015). Spetsen Sondens spets utgörs av två delar, en konisk del och en cylindrisk förlängning. Konens spetsvinkel ska vara 60 º, den cylindriska delen (minus förslitningstolerans och inklusive filter) ska vara 10 mm samt att spetsens tvärsnittsarea vid den cylindriska förlängningen ska vara 1000 mm 2 (se figur 3). Ju finkornigare jord, desto större krav ställs på dessa delar av utrustningen. Spetsen ska alltid vara symmetrisk men en viss rundning är ofrånkomlig och därmed tillåten (Larsson, 2015). 9

18 Figur 3. Spets utan portrycksmätning samt spets med portrycksmätning, antingen med poröst eller spaltfilter (Larsson, 2015). Filter Filtret ska ha en diameter som helst är lika med spetsens. Något större är tillåtet men inte mindre. Detta krav ska uppfyllas även efter sonderingen samt att filtret bör bytas för varje ny sondering. Filtret har normalt en höjd på 5 mm och ska ha en god nötningsbenägenhet, vara finkornigt och inkompressibelt. Det finns olika typer av filter varav det vanligaste och också det normalt sett rekommenderade är ett rostfritt stål eller bronsfilter med en porstorlek på 2-20 µm. Andra filter som kan användas är keramiska filter och filter av porös plast (Larsson, 2015) Friktionshylsan Friktionshylsan sitter ovanför spetsen och filtret. Den ska ha en mantelyta på mm 2. Detta ger en längd på 133,7 mm (SGF Rapport, 1:93). Spaltar och tätningar Den maximala höjden för spalter mellan sondens delar är 5 mm. Tätningarna som ofta består av o-ringar ska skydda utrustningen från jordpartiklar som kan tränga in och skada utrustningen. För att inte medföra mätfel måste tätningarna vara helt kompressibla (SGF Rapport, 1:93). 10

19 Figur 4. CPTu-sondens konstruktion samt principen för mätning (Larsson, 2015). Mätutrustning Vid mätning av spetstryck används en mätkropp med trådtöjningsgivare som överför spetstrycket till sondens övre delar (se figur 4). Vid mätning av mantelfriktion används också en mätkropp med trådtöjningsgivare som överför kraften från friktionshylsan. Vid mätning av portryck används tryckgivare. Numera finns tryckgivare som standarder på marknaden. Dessa ska ha en minimal egendeformation samt att de ska hålla högsta kvalitet för bästa mätresultat då tryckmätningar är känsliga. Under sonderingen sker datainsamlingen elektriskt på ett av tre olika sätt (Larsson, 2015). 11

20 En kabel överför signalerna från givarna till mätinstrumentet vid markytan. Signalerna överförs elektroniskt (utan kabel) till mätinstrumentet vid markytan via sondstänger. Signalerna lagras på ett minne i sonden som sedan töms efter sonderingen. 2.5 Kalibrering och kontroll inför CPT-sondering Innan sonderingen kan påbörjas ska alla nödvändiga kalibreringar vara gjorda samt att utrustningen ska kontrolleras. Elektroniken kontrolleras i samband med kalibreringen. Kontrollen av utrustningen följer ett kontrollschema och alla delar som inte uppnår kraven ska bytas ut (SGF Rapport, 1:93). Inför varje sondering ska sondstängernas rakhet kontrolleras och då främst de fem nedersta stängerna. Inför varje sondering ska slitage och ytråhet på spetsen och friktionshylsan kontrolleras. Diameterkraven för filter, spets och friktionshylsa ska också kontrolleras inför varje ny sondering. Inför varje ny sondering ska eventuellt slitage på tätningar kontrolleras. De högre sonderingsklasserna har nolltolerans mot förslitningsskador på tätningarna. Kalibreringskontroller utförs genom att kalibrera givarna för portryck, spetstryck och mantelfriktion mot en tryckgivare resp. kraftgivare. Denna kalibrering visar om sonden uppfyller kraven för sonderingsklasserna. Funktionskontroll utförs genom att kontrollera elektronik och givare. Kalibreringskontroll för mätsystemet utförs normalt var sjätte månad. Kalibreringskontroll måste dock utföras om nollpunktsavläsningar och funktionskontroller visar förändringar. Varje ny sondering ska utföras minst 2 meter från en tidigare utförd sondering. Detta på grund av risken för felaktiga resultat då omkringliggande jord blivit störd. Inför varje uppsättning ska vertikaliteten hos nedpressningsutrustningen kontrolleras. Nedpressningshastigheten som normalt är 20 mm/s kontrolleras också. Filtret ska kontrolleras på nytt efter att sonden vätskemättats och alla delar är monterade. Höjden på filtret kontrolleras så det inte glappar samt att det ska vara roterbart med fingertopparna. Därefter vätskemättas filtren med antingen glycerin eller vatten. Vid valet av glycerin misstänkts en jord där negativa portryck kan förekomma. Dessa kan vara överkonsoliderad lera i ickevattenmättad jord, fast lagrad sand eller silt samt om förborrning genom torrskorpan utförts. I resterande fall används vatten. Används glycerin ska filtren läggas torra i vätskan och behandlas under ett par timmar tid i högvakuum. Används vatten ska filtren kokas i 15 min. Därefter får både vattnet och filtret avsvalna i fyllda lufttäta behållare. 2.6 Utförande av CPT-sondering Metoden grundar sig i att en cylindrisk sond med tvärsnittsarean 1000 mm 2 och spetsvinkeln 60º drivs ned i marken genom konstant tryck och hastighet på 20 mm/s. 12

21 Under neddrivningen mäts motståndet i jorden samt porvattentrycket mot sondspetsen. Ovanför sondspetsen, på den cylindriska ytan mäts mantelfriktionen. Mätningarna samlas in elektroniskt och registreras kontinuerligt med en sådan frekvens att ett tätt intervall erhålls (se figur 6,7) (Larsson, 2015). Innan sonderingen påbörjas kan eventuell förborrning utföras. Utrustningen riktas sedan in vertikalt och förankras vid behov. Därefter kontrolleras neddrivningshastighet, lastbegränsningar samt att mätsystem slås på för uppvärmning. Notera att mätsystemen är anpassade för respektive tillverkare, varpå information om startrutiner kan skilja sig beroende på vilket program som används. Både vid förvaring och montering av sond ska stora temperaturskillnader undvikas. Detsamma gäller för filter och andra vätskor (Larsson, 2015). Vid montering av filter används antingen glycerin eller vatten. En alternativ metod för ersätta filtret är en spalt (se figur 5). Vid avläsning av nollvärden ska sondens temperatur helst överensstämma med jordens temperatur men en differens på plusminus 5 ºC är tillåten (Larsson, 2015). Sonderingen utförs sedan med en konstant hastighet (20 mm/s) varpå nya sondstänger monteras på vid behov. Stoppen ska göras så korta som möjligt. Slag eller rotation får ej förekomma och neddrivningen ska ske helt vertikalt. Enligt toleranskraven får avvikelsen vara maximalt 2 % från lodlinjen. Under neddrivningen avläses kurvorna för lutning, mantelfriktion, spetstryck och portryck frekvent för att säkerhetsställa att utrustningen är operativ. Vid sonderingsstopp kontrolleras sonderingslängden och sonden tas sedan upp till markytan varpå nya nollvärden avläses omgående innan Figur 5. Hur glycerin, vatten och spalt används vid montering av filter (Larsson, 2015). temperaturen påverkas. Efter varje sondering ska sonden rengöras och kontrolleras för eventuella skador och förslitningar. Planeras fler sonderingar ska filtret bytas ut och hela förprocessen göras om (Larsson, 2015). 13

22 Figur 6. Inmatad data i Conrad från utförd CPT-sondering. Från vänster visas spetstryck, friktion, portryck, friktionskvot, portrycksparameter samt lutning. Samtliga parametrar ställs mot djupet (m) (trafikverket). 14

23 Figur 7. Data från CPT-sondering, utvärderad med Conrad. Datan som används i resultatet sträcker sig från 4,9 m till 8,7 m då materialet består av sand och friktionsvinkeln ϕ finns utvärderad (trafikverket). 2.7 Kostnader, möjligheter och krav Det finns många fördelar och möjligheter vid användning av CPT. Den största fördelen är en stor noggrannhet som blir möjlig tack vare täta mätintervall och att mätningarna sker elektriskt mot sondspetsen. Portrycksmätningar gör det möjligt att med större säkerhet kunna bestämma jordlagerföljder samt geotekniska egenskaper. Eftersom resultaten förväntas vara väldigt noggranna ställer det också stora krav på utrustning och utförande. Det är viktigt att utrustningen underhålls och kontrolleras, både före och efter användning samt att kalibrering utförs före användning. Detta medför även större kostnader, både för användning och för underhåll (Larsson, 2015). Enligt Hellman är meterkostnaden för CPT-sondering ungefär dubbelt så dyr som för trycksondering (Hellman et,al., 1979). 2.8 Empiriska samband och utvärdering av friktionsvinkel Friktionsjord Enligt Larsson finns det en stor empiriskt erfarenhet vid CPT-sondering och att resultaten kan användas direkt för beräkning av sättning och jordens bärighet. Andra geotekniska parametrar som kan utvärderas empiriskt är sands friktionsvinkel. Utvärderingen kan göras med en relativt god noggrannhet men kan förbättras ytterligare med parallella dilatometerförsök (Larsson, 2015). 15

24 Mellanjord Beroende på om jorden uppskattas som dränerad eller odränerad vid sonderingen behandlas den antingen som en friktions eller kohesionsjord (Larsson, 2015). Jordlagerföljd Jordens fasthet och variation mäts genom storleken på spetstrycket. För att få en uppfattning om kornstorleksfördelningen kan spetstryckskurvans regelbundenhet användas. Denna metod lämpas sig bäst för finkorniga jordar då jordar större än grusfraktionen ger oregelbundna och svårtolkade kurvor. Andra problem i samband med spetstrycket är fastheten i mycket skiktad jord samt ovan och underliggande jords egenskaper, på ett avstånd av 5-20 spetsdiametrar. Under sonderingen påverkas jorden av överkonsolideringsgrad och jordtyp. Detta ger upphov till horisontaltryck som används för att mäta mantelfriktion. Relationen mellan spetstryck och mantelfriktion (RR ffff = ff ) används för att uppskatta övergången qq tt mellan olika jordtyper (Larsson, 2015). Utvärdering av friktionsvinkel med Conrad För CPT-sondering utvärderas friktionsvinkeln i friktionsjord genom förhållandet mellan spetstrycket och det effektiva vertikaltrycket (se figur 8). n är inte konstant utan varierar beroende på spännngen i jorden och kornform, kornfördelning, packningsgrad och porositet (Larsson, 2015). Figur 8. Utvärdering av friktionsvinkel från CPTsondering (Larsson, 2015). 16

25 3. Mekanisk trycksondering 3.1 Bakgrund Mekanisk trycksondering utförs genom att sonden genom konstant tryck pressas ned i jorden med en konstant hastighet (20-50 mm/s) varpå motståndet från jorden mäts via spetsmotstånd och mantelfriktion. Metodens syfte är ej att säkerhetsställa utan att ge en relativ uppfattning av jordlagerföljden och jordens fasthet. För trycksondering finns inget utvärderingsprogram utan analys och utvärdering utförs direkt från rådatan (SGF:s fältkommité, 2013). 3.2 Utrustning Utrustningen består av borrrigg, vridmotor, borrstål och spets. Kapaciteten för vridmotorn ska vara varv/min och utan utvändiga muffar ska stångens diameter vara 25 eller 32 mm. Sondspetsen som också används för viktsondering ska bestå av vridet fyrkantsstål (se figur 9). För stångdiameter 25 mm ska spetsens maximala diameter vara 35 mm samt för stångdiameter 32 mm ska spetsens maximala diameter vara 45 mm (svenska geotekniska föreningen). I denna studie har stångdiameter 25 mm använts (SGF:s fältkommité, 2013). Figur 9. Sondspets för trycksondering (Bolinder, 2017). 3.3 Förberedelser och utförande Borriggen placeras vid borrpunkten varpå eventuell förankring sker för ytterligare stabilitet. Sonden riktas därefter in så vertikalt som möjligt. Avvikelse från lodlinjen får maximalt vara 20 mm/m under sonderingen(sgf:s fältkommité, 2013). Sonderingen utförs sedan i intervallet mm/s (SGF:s fältkommité, 2013). Nedtryckningskraften bör minst vara två ton för att metoden ska vara praktiskt användbar i friktionsjord (Hellman et.al 1979). Sjunkningshastigheten ska vara konstant och för att minska risken för avvikelse i sidled ska stängerna roteras minst 2/3 varv vid skarvning. Vid skarvning kan stängerna också dras uppåt ca. 0,5 m och därav ge en bild av mantelfriktionen genom uppdragningskraften. Vid sonderingsstopp kan rotation i intervallet varv/min appliceras. Vid ytterligare sonderingsstopp kan sonderingen avslutas med slag (SGF:s fältkommité, 2013). Kraven för trycksondering är samma som för sonderingsklass CPT1, med undantag för mantelfriktion. Den totala tryckkraften (kn) ska registreras kontinuerligt mot djupet (se figur 10) och uppdragningskraften (vid mätning av mantelfriktion) redovisas som tryckkraft (SGF:s fältkommité, 2013). 17

26 Figur 10. Rådata från utförd trycksondering där spetstrycket ställs mot djupet (trafikverket). 3.4 Empiriska samband För trycksondering finns framtagna empiriska samband för utvärdering av friktionvinkel för naturligt lagrad friktionsjord (se tabell 6). För siltig jord ska avdrag göras med 3º. Dessa samband korrelerar med spetstrycket vid sonderingen och används för att göra bedömningar av jordens hållfasthet (se tabell 5) (Bergdahl et.al.,1993). Tabellen är framtagen genom samband mellan sonderingsmotstånd, inre friktionsvinkel och elasticitetsmodul samt jämförelser mellan sonderingsresultat, utförda med olika metoder (Bergdahl et.al., 1993). För bästa resultat bör hållfasthetsparametrarna bestämmas utifrån fält och laboratorieförsök och empirin nedan bör användas som ledning (Axelsson & Mattsson., 2016). Nedanstående empiri ställs mot utvärderade värden för friktionsvinkel med CPT, utvärderade med Conrad. Då CPT och utvärderingen med Conrad, i teorin är bättre lämpat för en korrekt bedömning av jordens friktionvinkel framhävs dem också som de mest korrekta. 18

27 Tabell 6. Empiriska värden på friktionsvinkel och E-modul, framtagna genom sonderingsresultat för naturligt lagrad friktionsjord (Bergdahl et.al. 1993). Relativ fasthet Trycksond (Trs) φk E-modul Ek Mpa spetsmotsånd qck Mpa Mycket låg 0-2, <10 Låg 2, Medelhög 5,0-10, Hög 10,0-20, Mycket hög >20, Resultat Samtliga borrpunkter i resultatet är utförda enligt EN ISO och utvärderade enligt SGI information nr 15 rev I samtliga undersökningar har CPT respektive trycksondering använts och i samtliga borrpunkter har en friktionsvinkel kunnat utvärderats med Conrad. Det som skiljer borrpunkterna åt, förutom den geografiska postionen är sonderingsdjupet samt sandskiktens läge mot djupet. I vissa delar av området finns sandskikt efter någon meter och i andra efter 10 m. Skiktens tjocklek varierar också från någon meter upp till cirka 10 m. 16 borrpunkter är utförda och i varje borrpunkt har CPT respektive trycksondering utförts. Från dessa har sonderingsresultat erhållits. Värdena för CPT har lagts in direkt från den utvärderade datan. Rådatan från trycksondering har räknats om för att enheterna ska likställas (se tabell 7). Alla värden har sedan sammanställts till ett medelvärde beräknat från varje meter i borrpunkterna. I resultatet redovisas två av graferna för friktionsvinkel och spetstryck. Resterande data redovisas i bilagor. 19

28 Tabell 7. Hur friktionsvinkeln för trycksondering utvärderas manuellt. Värdet erhålls genom kvoten av det totala trycket och arean för spetsdiametern. Det erhållna värdet ställs mot det utvärderade värdet för CPT som båda ställs mot djupet (i detta fall sträcker sig djupet från 5-9 m). Tryck N Area m 2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , , , ,4 5, , ,7 5, , ,5 5, , ,1 5, , , , ,5 6, , ,2 6, , ,5 6, , ,4 6, , , , ,6 7, , ,5 7, , ,4 7, , , , , , , ,6 8, , ,9 8, , ,2 8, , ,

29 16W W Spetstryck (Kpa) ,5 5, ,5 6,5 Djup (m) 7 7,5 Friktionsvink el (CPT) Friktionsvink el Djup (m) 7 7,5 Spetstryck (CPT) Spetstryck (Tryck) 8 8, ,5 9, ,5 Figur 11. Utvärderad friktionsvinkel från en av de 16 borrpunkterna, ställd mot djupet (m). Den blå linjen visar friktionsvinkel för CPT-sondering och den bruna linjen visar friktionsvinkeln för trycksondering. Figur 12. Utvärderat spetstryck från en av de 16 borrpunkterna, ställd mot djupet. Den blå linjen visar spetstryck för CPT-sondering och den bruna linjen visar spetstryck för trycksondering. (Notera att utvärderingen för friktionsvinkeln med CPT inte enbart beror på spetstrycket, se 2.9.5) 21

30 16W W Spetstryck (Kpa) ,5 11, ,5 12,5 13 (CPT) 13 Spetstryck (CPT) Djup (m) 13,5 Djup (m) 13,5 Spetstryck ,5 14, ,5 15, Figur 13. Utvärderad friktionsvinkel från en av de 16 borrpunkterna, ställd mot djupet (m). Den blå linjen visar friktionsvinkel för CPT-sondering och den bruna linjen visar friktionsvinkeln för trycksondering. Figur 14. Utvärderat spetstryck från en av de 16 borrpunkterna, ställd mot djupet. Den blå linjen visar spetstryck för CPT-sondering och den bruna linjen visar spetstryck för trycksondering. (Notera att utvärderingen för friktionsvinkeln med CPT inte enbart beror på spetstrycket, se 2.9.5) 22

31 Tabell 8. Hur medelvärdet för friktionsvinkeln förändras mot djupet. Djup Medelvärde Medelvärde (CPT) 1 39, , , , , ,2 4 36, , , , , , , , , , , ,23 34, ,2 34, ,575 34, ,955 34, , , ,78571 Tabell 3. Resultatet visar att medelvärdet för friktionsvinkel skiljer sig mellan de två metoderna. I genomsnitt så utvärderas friktionsvinkeln för CPT 1,65 º högre än för trycksondering. Antalet mätningar skiljer sig mellan metoderna. Detta beror på att två av mätningarna inte kunde utvärderas med Conrad. Total friktionsvinkel Totala antalet mätningar CPT-sondering 14662, ,5 Trycksondering ,85 Medelvärde för friktionsvinkel 23

32 Medelvärdet av friktionsvinkel från sonderingsresultaten Medelvärde (CPT) Djup (m) 9 Medelvärde Figur 15. Resultatet av studien som visar friktionsvinkels medelvärde, ställd mot djupet. Den blå grafen representerar CPT och den bruna grafen representerar trycksondering. 24

33 5. Diskussion Del 1: Felkällor Den första delen av diskussionen kommer behandla faktiska och hypotetiska felkällor och listas nedan. Sonderingsresultaten som används i studien är utförda under 2015/2016. Eftersom CPT är en avancerad metod kräver den ett stort ansvar och kompetens från fältgeotekniker och utvärderande geotekniker. På grund av detta hade det varit bra att vara med på plats då sonderingen utfördes samt att ha en delaktighet i utvärderingen. Eftersom utrustningen till CPT är mycket känslig och kräver ständigt underhåll kan det vara en potentiell felkälla. I uppsatsen framgår det tydligt hur utrustningen ska hanteras och hur små fel kan ge stora skillnader i resultat. Detta betyder inte att sonderingsresultaten är fel då fältgeoteknikerna utbildas för att använda CPT. Det hade dock inte skadat resultatet om monteringen och statusen på utrustningen kontrollerats både före och efter utförd sondering. En del mätningar har visat en större spridning bland dess mätvärden. Detta kan bero på många olika faktorer som till exempel skiktgränser, portryck och lagringstäthet. Andra faktorer kan vara större gruskorn och sten. Resultatet ger endast en översiktlig bild över hur värdena för friktionsvinkel korrelerar med varandra mellan sonderingsmetoderna. För ett bättre resultat skulle dels fler sonderingsresultat analyserats. Proverna skulle också behöva testas triaxialt då värdena från Conrad har antagits vara korrekta. Proverna skulle även behöva genomgå siktanalyser för en mer korrekt jordartsklassifikation. De ovan nämnda exemplen är mer lämpade för ett större forskningsprojekt. Del 2: Diskussion kring resultat Resultatet i studien visar ett mönster vid utvärdering av friktionsvinkel. I genomsnitt för de cirka 415 mätpunkterna, utvärderas friktionsvinkeln från trycksondering 1,65 grader lägre än utvärderingen för CPT-sondering. Hur mycket som skiljer mellan varje mätpunkt och djup varierar men i de flesta fallen, utvärderas trycksonderingens friktionsvinkel lägre än CPT-sonderingens. Figur 15 visar medelvärdets fördelning grafiskt. Figuren visar att friktionsvinkeln från trycksondering utvärderas lägre än utvärderingen från CPT. Skillnaden är som störst nära markytan och minskar mot djupet. En anledning till att skillnaden minskar mot djupet kan vara effektivspänningen i jorden. Spänningen ökar mot djupet vilket utvärderingen för CPT tar hänsyn till. Utvärderingen för trycksondering tar inte hänsyn till ökade spänningar i jorden vilket kan förklara att friktionsvinkeln ökar mot djupet. Tabell 7 visar medelvärdet för friktionsvinkel, ställd mot djupet. Första metern skiljer sig från resterande punkter och visar en högre friktionsvinkel. Detta kan bero på eventuell fyllning eller torrskorpelera. Resterande punkter håller sig inom intervallet 32-36º vilket enligt tabell 2 innebär en fast lagrad sand eller silt. Enligt 25

34 tabell 3 rör det sig om en rundad och välgraderad eller spetsig och likformig, löst lagrad sand. Hur som helst så håller sig värdena inom ett intervall som för båda metoderna förändras ytterst lite för varje meter. Denna studie behandlar, huruvida trycksondering kan korreleras eller ersätta CPT i vissa projekt vid bedömning av friktionsvinkel. En stor del av arbetet vid dimensionering är säkerhetsfaktorer det vill säga ju lägre friktionsvinkel desto högre krav på förstärkning. Studien visar att trycksonderingens friktionsvinkel sällan utvärderas högre än CPT. Hade resultatet visat högre friktionsvinkel för trycksondering, jämfört med CPT vars utvärdering är mer avancerad, hade de empiriskt framtagna värdena behövts ifrågasättas av säkerhetsskäl. Resultatet visar istället att en större marginal i de flesta fallen krävs om friktionsvinkeln utvärderas med empiriskt framtagna värden för trycksondering. Detta kan bero på just riskhantering och att en extra säkerhetsfaktor lades på dessa värden, för en säker utvärdering av friktionsvinkel. Detta är dock ingenting som framgår av litteraturen. Figur 13 visar en av punkterna som skiljer sig från mängden. Här utvärderas friktionsvinkeln från trycksondering stundtals högre än från CPT. Utvärderingen sträcker sig från 11 m och neråt och överenstämmer med mönstret att skillnaderna mellan utvärderingarna minskar mot djupet. Som nämndes ovan kan skillnaden bero på att utvärderingen mellan metoderna skiljer sig, då Conrad utöver spetstrycket använder effektivspänningen i jorden. Figur 11, 12, 13 och 14 jämför spetstrycket och friktionsvinkel från två av borrhålen. Graferna för trycksondering korrelerar med varandra medan graferna för CPT inte gör det. Spetstrycken mellan metoderna skiljer sig och visar inget tydligt mönster. Båda metoderna utförs med samma nedpressningsanordning och i regel med samma nedpressningshastighet. Den stora skillnaden förutom utformningen av sondspetsen är mätinstrumentet. Vid CPT-sondering mäts spetstrycket direkt via sondspetsen medan spetstrycket för trycksondering mäts via en tryckgivare på borrvagnen. För varje skarvning vid trycksondering påverkas därmed spetstrycket då tyngden mot spetsen blir större, vilket borde innebära att spetsen lättare kan pressas ned. Geotekniska undersökningar handlar till en stor del om tid och pengar. Dessa aspekter kan sedan delas in i segment som planering, utförande, utvärdering samt hur noggrann undersökningen ska vara och vad den maximalt får kosta. CPT framställs i litteratur som en mycket bra metod för geotekniska undersökningar. Problemet med metoden är den längre tidsaspekten samt de stora krav som ställs, både för fältgeotekniker och utvärderande geotekniker. Trycksondering däremot är en enkel och primitiv sonderingsmetod som inte kräver samma typer av förberedelser, noggrannhet och kompetens som CPT. Detta gör att den också blir billigare att använda och mer tidseffektiv. Enligt Hellman är meterkostnaden för trycksondering ungefär hälften så dyr som för CPT-sondering. Geoteknikern får därför i teorin möjligheten att välja flera trycksonderingar för samma kostnad och tid som för en CPT-sondering. Kan detta då appliceras i verkligheten? Ofta kräver geotekniska undersökningar att flera sonderingsmetoder används för att säkerhetsställa fler parametrar än friktionsvinkel. Dessa kan till exempel vara avstånd till berggrunden, portryck och skitktgränser. Vissa undersökningar kräver också att metoder som kolvprovtagning, skruvsprovtagning eller vingförsök används för att säkerhetsställa parametrar som inte sonderingarna kan säkerhetställa. Denna studie kretsar inte kring dessa men bör nämnas som en viktig aspekt i sammanhanget. 26

35 För utvärdering av endast friktionsvinkel så ger resultatet en inblick över huruvida trycksondering kan korreleras med CPT. De empiriska värden som framgår av tabell 6 är framtagna för att användas i verkliga projekt och bör också göras det. Värdena behöver inte användas för en fullständig bedömning utan istället som en vägledning och en första inblick över jordens egenskaper. Det är dock alltid bra att inte enbart förlita sig på endast en källa. Vid samtliga undersökningar i denna studie har både CPT och trycksondering använts. Det framgår inte vilken av metoderna som utförts först i varje punkt. Ett rimligt antagande är att trycksondering utförts först. Detta på grund av att CPT-utrustningen är mer känslig och dyr. Trycksondering kan därför användas först för att ge en första inblick över jordens egenskaper samt en inblick över sten och blockhalten i jorden. Det finns både fördelar och nackdelar med båda metoderna. I slutändan handlar geotekniska undersökningar om kunskap och erfarenhet. Ingen plats har samma förhållanden och ingen sonderingsmetod passar för alla platser. Utvärdering av friktionsvinkel från trycksondering ger en bra indikation. Med rätt erfaranhet och kunksap ökar också chanserna för korrekta beslut och vid osäkerheter, bör CPT användas som komplement. Slutsats Marken är unik och gör därmed alla sonderingsresultat unika. Därför krävs kunskap och erfarenhet från ansvarig geotekniker vid utvärdering av friktionsvinkel. Trycksondering är mer tidseffektiv och billigare än CPT. Det kan därför vara en god idé att inleda en undersökning med trycksondering för en första inblick över jordens egenskaper. Vid behov kan CPT användas som ett komplement då resultatet från trycksonderingen inte är tillräckligt för ändamålet. För utvärdering av friktionsvinkel ger trycksondering en bra indikation och kan användas, med vetskapen att friktionsvinkeln sällan utvärderas högre än utvärderingen från CPT. Skillnaden vid utvärdering mellan metoderna är som störst nära markytan och minskar för att nära på korrelera mot djupet. Tackord Jag vill tacka mina handledare; Lars Maerk Hansen på Uppsala universitet samt Hanna Lundhede på WSP i Örebro. Jag vill även tacka resterande kollegor inom geoteknik och miljöteknik på WSP-kontoret i Örebro för all hjälp och vägledning under arbetet. Referenser Litteratur Axelsson, K. och Mattsson, H. (2016), Geoteknik, Lund: studentlitteratur AB Bergdahl, U., Ottosson, E. & Stigsson Malmborg, B. (1993), Plattgrundläggning, Statens Geotekniska Institut Hellman, P., Pramborg B, & Svensson, G., (1979), Kontroll av packad friktionsjord: Kontrollmetoder för bestämning av deformations och brottegenskaper Byggforskningen rapport R102:1979), Stockholm Larsson, R. (2015). CPT-sondering utrustning utförande utvärdering En in-situ 27

36 metod för bestämning av jordlagerföljd och egenskaper i jord. Linköping: Sveriges geotekniska institut (Information 15) Lundqvist, J., (2006), Geologi Processer utveckling tillämpning, 4:e uppl., studentlitteratur Svenska Geotekniska Föreningen ( ). Rekommenderad standard för CPT sondering, Roland offset AB, Linköping (Rapport 1:93) SGF:s fältkommité. (2013), Geoteknisk fälthandbok version 1.0, (SGF Rapport 1:2013), Göteborg Internetkällor Sveriges Geotekniska Institut (2017). Jordmateriallära., [ ] Sveriges Geotekniska Institut (2016). Jords hållfasthet., [ ] 28

37 Bilagor Samtliga grafer med tillhörande uträkningar vid utvärdering av friktionsvinkel redovisas nedan. 16W15601 Tryck N Area Tryck Pa (CPT) Djup , , , ,6 36 5, , , , ,2 36 5, , ,2 33 5, , , , ,2 33 6, , , , ,9 31 6, , ,1 31 6, , , , ,3 32 7, , ,7 35 7, , ,9 34 7, , ,9 35 7, , , , ,6 35 8, , ,5 32 8, , ,7 36 8, , ,6 36 8,8 29

38 16W ,5 6 Djup (m) 6,5 7 (CPT) 7,5 8 8,5 9 30

39 16W15604 Tryck N Area Tryck Pa (CPT) Djup , , , , , ,4 32 5, , ,5 31 5, , ,7 34 5, , , , ,2 33 6, , ,6 34 6, , ,7 32 6, , , , , ,6 34 7, , ,4 33 7, , ,5 33 7, , , , , ,8 34 8, , , , ,8 33 8, , ,1 32 8,8 31

40 16W ,5 6 6,5 Djup (m) 7 (CPT) 7,5 8 8,5 9 32

41 16W15704 Tryck N Area Tryck Pa (CPT) Djup , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,6 33

42 16W , ,5 13 Djup (m) 13,5 (CPT) 14 14, ,

43 16W15904 Tryck N Area Tryck Pa (CPT) Djup , , , ,6 35 1, , ,8 34 1, , ,7 35 1, , ,5 33 1, , , , ,2 33 2, , ,7 32 2, , ,6 32 2, , , , , , , , ,1 34 3, , ,9 34 3, , ,2 33 3, , , , ,5 32 4, , ,2 32 4, , ,2 33 4, , ,9 35 4, , ,

44 16W ,2 1,7 2,2 2,7 Djup (m) 3,2 (CPT) 3,7 4,2 4,7 5,2 36

45 15W06201 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,6 2, , ,7 2, , ,5 2, , ,1 2, , , , , , ,4 3, , ,3 3, , , , , , ,9 4, , ,7 4, , ,2 4, , ,4 4, , , , ,6 5, , ,6 5, , , , ,5 5, , , , ,1 6, , , , ,2 6, , ,1 6, ,

46 15W Djup (m) 5 (CPT)

47 15W06301 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,5 1, , ,2 1, , ,2 1, , ,7 1, , , , ,1 2, , ,1 2, , ,5 2, , ,4 2, , , , , , ,8 3, , ,7 3, , ,6 3, , , , , , ,8 4, , ,2 4, , ,4 4, , , , ,6 5, , ,2 5, , ,7 5, , ,8 5, , , , ,9 6, , ,3 6, , ,3 6, , ,9 6, , , , ,1 7, , ,4 7, , , , ,9 7, , ,

48 15W ,2 2,2 3,2 4,2 Djup (m) 5,2 (CPT) 6,2 7,2 8,2 9,2 40

49 15W05903 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,7 8, , ,6 8, , ,8 8, , , , ,3 9, , ,5 9, , ,8 9, , ,4 9, , , , ,8 10, , ,4 10, , ,8 10, , ,6 10, , , , ,9 11, , ,2 11, , , , ,2 11, , , , ,2 12, , ,4 12, , ,5 12, , ,3 12, , , , ,8 13, , ,2 13, , ,6 13, , ,6 13, , , , ,3 14, , ,7 14, , ,8 14, , ,3 14, , , , ,4 15, , ,1 15, , ,6 15, , ,3 15, , , , ,9 16, , ,1 16,

50 7511 0, ,4 16, , , , , ,4 17, , ,4 17, , , , ,8 17, , , , ,2 18, , ,9 18, , ,8 18, , ,4 18, , , , ,5 19,

51 15W ,2 10,2 12,2 Djup (m) 14,2 (CPT) 16,2 18,2 20,2 43

52 15W06004 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,2 8, , ,5 8, , ,1 8, , , , ,7 9, , ,5 9, , ,1 9, , , , , , ,9 10, , ,7 10, , ,6 10, , ,7 10, , , , ,4 11, , ,9 11, , ,2 11, , ,2 11, , , ,6 12, , , , ,8 12, , ,5 12, , , , ,1 13, , ,5 13, , ,2 13, , ,2 13, , , , ,1 14, , ,5 14, , ,8 14, , ,9 14, , , , ,8 15, , ,4 15,

53 15W ,4 9,4 10,4 11,4 Djup (m) 12,4 (CPT) 13,4 14,4 15,4 16,4 45

54 15W06101 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,4 11, , ,7 11, , ,1 11, , , , ,6 12, , ,4 12, , ,8 12, , ,2 12, , , ,3 13, , ,1 13, , ,9 13, , , , , , ,3 14, , ,8 14, , ,7 14, , ,7 14, , , , ,5 15,

55 15W ,4 11,9 12,4 12,9 Djup (m) 13,4 (CPT) 13,9 14,4 14,9 15,4 47

56 15W06301 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,5 1, , ,2 1, , ,2 1, , ,7 1, , , , ,1 2, , ,2 2, , ,5 2, , ,4 2, , , , , , ,8 3, , ,7 3, , ,6 3, , , , , , ,8 4, , ,2 4, , ,4 4, , , , ,6 5, , ,2 5, , ,7 5, , ,8 5, , , , ,9 6, , ,3 6, , ,3 6, , ,9 6, , , , ,1 7, , ,4 7, , , , ,9 7, , ,

57 15W ,2 2,2 3,2 4,2 Djup (m) 5,2 (CPT) 6,2 7,2 8,2 9,2 49

58 16W03703 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,7 6, , ,6 6, , ,4 6, , ,6 6, , , , ,1 7, , ,2 7, , ,1 7, , ,6 7, , , , ,5 8, , ,6 8, , ,4 8, , ,5 8, , , , ,2 9, , ,7 9,

59 16W ,2 6,7 7,2 7,7 (CPT) Djup (m) 8,2 8,7 9,2 9,7 51

60 16W05412 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,7 5, , ,6 5, , ,1 5, , , , ,3 6, , ,8 6, , ,6 6, , ,4 6, , , , ,2 7, , ,2 7, , , , ,3 7, , , , ,4 8, , ,7 8,

61 53

62 16W ,4 5,9 6,4 6,9 (CPT) Djup (m) 7,4 7,9 8,4 8,9 54

63 16W11502 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , , , ,4 2, , ,1 2, , , , ,6 3, , ,9 3, , ,9 3, , ,4 3, , , , ,9 4, , ,1 4, , ,2 4, , ,7 4, , ,4 5, , ,8 5, , ,8 5, , ,3 5, , ,6 5, , ,7 6, , ,7 6, , ,6 6, , ,9 6,

64 16W ,5 3 3,5 4 Djup (m) 4,5 5 (CPT) 5,5 6 6,5 7 56

65 15W05806 Tryck N Area m2 för spetsdiameter Omräknat värde för spetstryck (CPT) Djup , ,3 5, , , , , , ,9 6, , ,7 6, , ,4 6, , ,3 6, , , ,6 7, , , , , , ,8 7, , , , ,2 8, , ,2 8, , ,2 8, , ,9 8, , , , ,3 9, , ,5 9, , ,8 9,

66 15W ,6 6,1 6,6 7,1 Djup (m) 7,6 8,1 (CPT) 8,6 9,1 9,6 10,1 58

67

68