COLAS Hungária szakmai nap 2006. május 2.
Aktualitások a geotechnikában dr. Szepesházi Róbert Széchenyi István Egyetem, Gyır
Útépítési talajvizsgálatok fejlesztési kérdései laboratóriumi alapvizsgálatok az európai szabványok szerint tömörség ellenırzés hengerre szerelt gyorsulásmérıvel dinamikus tömörségmérés
A geotechnika európai szabványainak tárgykörei
geotechnikai tervezés
talaj- és kızetosztályozás
talajfeltárás- és talajvízmérések
terepi talajvizsgálatok
geotechnikai szerkezetek vizsgálata
laboratóriumi talajvizsgálatok
speciális mélyépítési technológiák
a geomőanyagok alkalmazása
a geomőanyagok vizsgálata
MSZ EN 1997-2: 2007 EC 7-2 Geotechnikai tervezés. Talajvizsgálatok 1. Általános elvek 2. A talajvizsgálatok megtervezése 3. Mintavétel és talajvízmérések 4. Terepi vizsgálatok 5. Laboratóriumi vizsgálatok 6. Talajvizsgálati jelentés Függelékek 4. és 5. részben: tárgy, követelmények, értékelés, felhasználás
Talaj- és kızetosztályozás MSZ EN ISO 14688-1:2005 Geotechnikai vizsgálatok. Talajok azonosítása és osztályozása. 1. rész: Azonosítás és leírás. MSZ EN ISO 14688-2:2005 Geotechnikai vizsgálatok. Talajok azonosítása és osztályozása. 2. rész: Osztályozási alapelvek. prEN ISO 14688-2:2006
Geotechnikai vizsgálatok. Talajok azonosítása és osztályozása. 3. rész: A talajazonosítás elektronikus adatkezelése.
MSZ EN ISO 14689-1:2005 Geotechnikai vizsgálatok. Kızetek azonosítása és osztályozása. 1. rész: Azonosítás és leírás. prEN ISO 14689-2:2006
Geotechnikai vizsgálatok. Kızetek azonosítása és osztályozása. 2. rész: A kızetazonosítás elektronikus adatkezelése.
MSZ 14043-2:2006
Talajmechanikai vizsgálatok. Talajok megnevezése talajmechanikai szempontból.
Talajosztályozás szemeloszlás alapján
MSZE CEN ISO/TS 22476 Geotechnikai vizsgálatok Terepi vizsgálatok 1. 2.
3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Nyomószondázás elektromos mérıberendezéssel Verıszondázás SPT-szondázás
Pressziométeres vizsgálat Menard-féle berendezéssel Rugalmas dilatométeres vizsgálat Pressziométeres vizsgálat önlefúró berendezéssel Fúrólyukas terhelés Pressziométeres vizsgálat teljes elmozdulással Terepi nyírószondázás
10. 11. 12.
Súlyszondázás Lapdilatométeres vizsgálat Nyomószondázás mechanikus mérıberendezéssel
13.
Tárcsás terhelés
MSZE CEN ISO/TS 17892 Geotechnikai vizsgálatok Talajok laboratóriumi vizsgálata 1. 2.
A víztartalom meghatározása A finomszemcséjő talajok térfogatsőrőségének meghatározása
3. 4.
A szemcsék sőrőségének meghatározása. Piknométer-módszer A szemeloszlás meghatározása
5.
Kompressziós vizsgálat lépcsızetes terheléssel
6.
Ejtıkúpos vizsgálat
7.
Finomszemcsés talajok egyirányú nyomóvizsgálata
8.
Konszolidálatlan, drénezetlen triaxiális vizsgálat
9.
Konszolidált triaxiális nyomóvizsgálat telített talajokon
10.
Közvetlen nyíróvizsgálat
11.
Áteresztıképességi vizsgálat
12.
Az Atterberg-határok meghatározása
KÚPOS PENETROMÉTER a folyási határ megállapítására a Casagrande-készülék helyett
MSZE CEN ISO/TS 17893-12 Geotechnikai vizsgálatok. Talajok laboratóriumi vizsgálata 12. rész. Az Atterberg határok meghatározása
Folyási határ megállapítása penetrométerrel
Geomőanyagok vizsgálata
Alapjellemzık polimerfajta, vastagság, területi sőrőség Hidraulikai jellemzık jellemzı szőrınyílás, áteresztıképesség síkban és arra merılegesen Mechanikai jellemzık szakítószilárdság és merevség, kúszás, összenyomhatóság, súrlódási jellemzık, statikus és dinamikus átszakadás Tartósság, degradációs jellemzık oxidáció, kémiai, mikrobiológiai hatások, UV-sugárzás Mindenre van szabvány, de mi semmit sem vizsgálunk!
Tömörségellenızésrıl általában Kitekintés külföldre
Eurocode 7
Német elıírások
Osztrák gyakorlat: FDVK
Hazai gyakorlat
Radiometriás mérés
Dinamikus tömörségmérés
MSZ EN 1997-1:2005 Eurocode-7: Geotechnikai tervezés. 1. rész. Általános szabályok 5.3.4. Földmővek ellenırzés (1)P A földmővet szemrevételezéssel vagy mérésekkel kell ellenırizni, hogy az anyag típusa, beépítési víztartalma és tömörítési eljárása megfeleljen az elıírtaknak.
(2)
A töltésanyagok és a tömörítési eljárások bizonyos
kombinációja esetén a tömörséget nem szükséges a tömörítés befejezése után mérésekkel ellenırizni, ha a tömörítési eljárás a próbatömörítés vagy a korábbi, összehasonlítható tapasztalatok alapján megfelelınek bizonyult.
(3) A tömörség a következık valamelyikével ellenırizhetı: – a száraz térfogatsőrőség mérése és – ha a terv megkívánta – a víztartalom mérése; – olyan jellemzık mérése, mint pl. a behatolási ellenállás vagy a merevség. Az ilyen mérések azonban nem mindig alkalmasak a kohéziós talajok tömörségének megítélésére. (4) Ajánlatos elıírni és a helyszínen ellenırizni a – pl. Proctor-százalékban – meghatározott minimálisan szükséges tömörséget. (5) Kıanyag vagy nagy mennyiségő durva szemcsét tartalmazó anyag esetén a terepi módszerekkel végzett ellenırzés indokolt. Ilyen anyagok esetén a Proctorvizsgálat alkalmatlan.
(6) A helyszíni ellenırzés (lásd EN 1997-2) a következık valamelyikével lehetséges: – annak megállapításával, hogy a tömörítés a próbatömörítés vagy az összehasonlítható tapasztalatok alapján meghatározott eljárás szerint történt; – annak megállapításával, hogy a tömörítı eszköz egy további járata csak az elızetesen megszabottnál kisebb többletsüllyedést okoz; – terhelılapos vizsgálattal; – szeizmikus vagy dinamikus módszerekkel.
Merkblatt für die Verdichtung des Untergrundes und Unterbautes im Straßenbau M1: a tömörségi fok szúrópróbaszerő megállapítása a térfogatsőrőség (és a víztartalom) közvetlen mérése vagy valamely közvetett eljárás (és kalibráció) révén. M2: tömörítı hengerre szerelt gyorsulásmérıvel mért, az elızetes kalibrálás során meghatározott értékő paraméter elérésének igazolása egy mérıjárattal (FDVK=teljes felülető dinamikus tömörségellenırzés) M3: a próbabeépítés keretében elfogadott tömörítési technológia betartásának jegyzıkönyves igazolása és vizuális ellenırzése.
M1 mérési módszerei Közvetlen
zavartalan mintavétel 10-25 cm átmérıjő kiszúró hengerrel zavart mintavétel térfogatmérés helyettesítéses (homokszórásos, gumimembrános v. gipszöntéses) módszerrel
Közvetett
statikus tárcsás terhelés E2 és Tt=E2/E1 mérésére dinamikus tárcsás terhelés Evd megállapítására
dinamikus v. statikus szondázás szondaellenállás megállapítására
behajlásmérés Benkelman-féle eszközzel
süllyedésmérés a töltésfelszín pontjai
dinamikus mérés tömörítıhengerrel pontszerően.
Radiometriás (izotópos) mérés
Eurocode és ZTVE nem is említi mőszergyártók nem ajánlják egészségkárosító üzemeltetése nehézkes w > 15 % esetén alkalmatlan pontatlan, manipulálható múltban töltéstest: 85 % - a tévedés kockázat kicsi védıréteg: 90 % - tárcsás terhelés segít újabban növekvı, 88-98 % követelmények – mi lesz?
A tömörségellenırzés követelményei
legyen gyorsan, egyszerően végrehajtható, kevés élımunkát igényeljen, ne zavarja a földmunkát,
ne csak az utólagos ellenırzést tegyen lehetıvé, épüljön be a technológiai folyamatba, munka közben segítse a tömörítı munkát végzıket,
közvetlen, gyors feldolgozást és dokumentálást tegyen lehetıvé,
minél teljesebb, statisztikailag értékelhetı képet adjon, a gyenge helyeket is mutassa ki, az egyenletes minıség elérését is segítse.
Teljesfelülető dinamikus tömörségellenırzés FDVK
A teljesfelülető dinamikus tömörségellenırzés (FDVK) numerikus vizsgálata Fritz Kopf – Peter Erdman, TU Wien, BOMAG GmbH
Teljesfelülető dinamikus tömörségellenırzés (FDVK) Kalibrálás és alkalmazás az osztrák RVS 8S.02.6 szerint Fritz Kopf – Dietmar Adam, TU Wien
Tömörítési dokumentáció a HAMM Compaction Navigator (HCN) rendszerrel Axe Römer, HAMM Ag.
vibrohengerek fejlıdése
vario-henger variocontrol-henger
Az FDVK elemei
FDVK-értékek értelmezése CMV
OMEGA
Geodynamik a talaj és a gerjesztés amplitudójának hányadosa
[]
BOMAG - Terrameter talajra átadott tömörítı munka
[N⋅m]
Evib
BOMAG – Terrameter a talajreakció merevségi modulusa [N/m2]
kb
Amman – ACE a talajreakció rugóállandója
[N/m]
henger + talaj rezgı rendszer modellezése
henger – talaj véges elemes modellje
Kalibrálás
Statikus és dinamikus teherbírási modulusok megfeleltetése
FDVK gyakorlata
járatszám
Ev2-teherbírás
a minıség megfelelısége és változása tömörség teherbírás
Ev2 teherbírási modulus statisztikai értékelés sőrőségfüggvény területi változás
Teljesfelülető dinamikus tömörségellenırzés Megállapítások
Megfelel a korszerő ellenırzési követelményeknek.
A tömörítési technológia optimalizálásának az eszköze is.
Tudományosan megalapozott, de még van kutatási feladat.
Az Evib és a kb FDVK-értékek preferálandók.
Igényes kalibrációt kíván, lehetıleg ejtısúlyos vizsgálattal.
Javaslatok
Célszerő lenne más országbeli COLAS-cégek tapasztalatainak megismerése. Egy berendezés megvásárlása (10 mFt), beüzemelése (az osztrák kollégák segítségével).
A dinamikus tömörségmérés alkalmasságának vizsgálata
ÚT 2-2.124:2005 „Dinamikus tömörség- és teherbírásmérés kistárcsás könnyő ejtısúlyos berendezéssel”
tárcsaátmérı:
163 mm
ejtési magasság:
72 cm
ejtısúly:
11 kg
nyomás:
350 kPa
terhelési idı:
18 ms
ütésszám:
18
munkamennyiség: 0,4 Nm/cm3
bemenı adat:
Trw nedv. korr. tény.
eredmény:
Evd din- modulus TrE relatív. töm. fok Trd dinamikus töm. fok
Kérdések tárcsa tömörítı hatása w mérési hibája Proctor-görbe bizonytalansága TrE megállapítása méretek, mennyiségek Trd < 100 %
Tárcsa tömörítı hatása
KézdiKabai
w hibája dTrw/dw 0,25…4,0
telítettség hatása Sr > ?
Proctor-görbe szórása
iszapos hlisztes homok
ÁKMI körvizsgálat
Trw rel. szórása wopt - 5
0,052
wopt
0,016
wopt + 5 0,019
TrE = 100 − φ ⋅ Dm
φ = 0,365 = const. = ? 1 Dm = ⋅ [153 ⋅ s 0 − (1 ⋅ s1 + 2 ⋅ s 2 + ...17 ⋅ s17 )] 17
TRE megállapítása
Reprodukálhatóság
Sorszám
s0
s1
s2
s3
s4
s5
s6
s7
s8
s9
s10
s11
s12
s13
s14
s15
s16
s17
43 45 47 49 51 53 54 55 56 57 58 59 60
340 404 340 494 327 421 486 476 328 362 342 451 377
167 154 174 214 175 197 181 183 168 155 170 180 178
142 146 157 160 145 150 148 166 153 133 152 168 151
133 137 136 152 140 137 143 141 141 128 141 143 141
123 127 136 140 140 132 131 130 130 113 122 141 126
131 117 138 132 137 121 132 138 112 112 123 124 115
122 117 134 135 129 135 105 131 106 120 121 134 122
124 114 132 129 127 131 125 128 109 101 105 134 116
124 114 128 126 115 121 116 119 101 101 106 131 126
120 116 112 129 118 116 107 113 110 97 103 118 109
112 108 114 118 121 112 109 112 105 96 113 115 106
114 104 103 123 112 118 106 121 99 96 98 112 103
100 114 108 108 103 105 107 120 97 94 96 109 100
102 98 110 107 111 101 106 118 95 104 94 106 98
108 100 106 113 117 110 99 111 99 94 92 103 96
104 104 102 103 116 113 103 107 92 87 90 100 94
104 94 102 115 117 106 102 114 107 92 88 98 92
102 105 101 127 117 113 109 99 88 84 86 96 90
Átlag
396
177
152
140
130
126
124
121
118
113
111
108
105
104
104
101
102
101
Szórás
63
16
10
6
8
10
10
11
10
8
6
9
7
7
8
9
9
13
Rel. szórás %
16
9
6
4
6
8
8
9
9
7
6
8
7
6
8
9
9
13
Reprodukálhatóság Sorszám
Tre (%)
Tre,M (%)
43 45 47 49 51 51 53 54 55 56 57 58
93,2 91,2 93,3 88,9 93,7 93,7 90,9 88,9 89,4 93,3 92,2 92,9
59
90,0
Átlag
91,7
91,7
31,8
30,9
39,6
39,9
Szórás
1,9
1,3
1,6
1,4
3,7
3,5
Relatív szórás %
2,0
1,4
5,1
4,5
9,4
8,8
92,2
92,0
92,3 89,2 92,8 92,0
Ed (N/mm2) 32 32 30 29 29 29 31 30 30 32 35 32 30
Ed,M (N/mm2) 32
29
30 30 33 31
Edvég (N/mm2) 40 40 40 35 35 35 37 39 38 42 46 46 42
Edvég,M (N/mm2) 40
37
36 39 44 44
Trρ
izotópos mérés –
Trd dinamikus mérés összehasonlítása
Zorn Weingard Kopf-Adam a könnyő ejtısúlyos mérés csak tájékozat a tömörségrıl
egymás utáni süllyedések összevetése
s/v viszony értékelése (< 3,5 jó)
Méréstartomány, méretek, mennyiségek
a mérési mélység a tárcsaátmérı kb. kétszerese → D=30 cm talajra jobb, mint D=163 cm
a talajban a burkolat alatt kb. 100 kPa feszültség mőködik → D=30 cm és m=10-11 kg az optimális Evd mérésére
a tömörítı munka mennyisége mindenképpen bizonytalan → 18-nál jóval kevesebb ütés is tájékoztathat a tömörségrıl
a kalibráció elengedhetetlen → Trw nedvességkorrekciós tényezı bevonása elhagyható
telített, zárt rendszerben a dinamikus hatásokra adott válasz zavaros → 15-20 % víztartalmú agyagtalajok esetében nem alkalmazható
Könnyő ejtısúlyos kistárcsás dinamikus tömörségmérés Megállapítások
A tárcsaátmérı és a terhelés nagysága nem ésszerő. A dinamikus és a hagyományos tömörségi fok azonossága nem igazolható. A mostani tömörségszámítási eljárásban sok a hibalehetıség. A 100 %-hoz közeli valós tömörséget e módszer nem tudja kimutatni. Veszélyesen nagy szerepe van az elsı ütés okozta süllyedésnek. A mérés reprodukálhatósága jó.
Javaslatok
A mőszer méreteit szerkezeti jellemzıit érdemes újragondolni. A süllyedéscsökkenésbıl egyszerőbb tömörségminısítı paraméter számítandó. A módszer csak az aktuális talajokon a próbabeépítés során végzett kalibráció alapján használható, az sikeresnek ítélhetı. Javított alkalmazása esetén sem helyes e módszer alapján minısíteni, míg elég tapasztalat és szisztematikus vizsgálat nem igazolja helyességét.
