MAÚT Mérnökakadémia Útépítés és geotechnika – szabályok és tapasztalatok MAKADÁM-Klub Budapest, Lövőház u. 15. 21. november 2007
Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában Standardization, Design, Quality Assurance and Monitoring of Earth Works in Road Engineering in Austria
Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Dietmar ADAM
GEOTECHNIK ADAM Vienna University of Technology
GEOTECHNIK ADAM ZT GmbH
Institute for Ground Engineering and Soil Mechanics A-1040 Vienna, Karlsplatz 13/221
Wiener Straße 66-72/15/4 A-2345 Brunn am Gebirge
John Loudon McAdam (1756-1836)
GEOTECHNIK ADAM 1823
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“
Budapest, 21. november 2007 2 – First American Macadam Road (State of Marylande)
1
[RVS RVS 8.24] 8.24 Ö RVS 08.03.01 [draft] „Earthworks“ „Earthworks under Traffic Routes“
earthworks (substructure)
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 3
Cross Section – Definitions and Standards RVS 08.15.01 [8S.05.11]: base and sub-base layer RVS [8S.05.12]: mechanical stabilized base / sub-base layer RVS 08.17.01 [8S.05.13]: with binder stabilized base / sub-base layer PAVEMENT WORKS (without wearing course)
EARTH WORKS RVS 08.03.01[draft] [8.24] ÖNORM B 4417: static load plate test RVS 08.03.04: compaction control with the dynamic load plate (LFWD) RVS 08.03.02 [8S.02.06]: continuous compaction control (CCC) GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 4
2
Traffic Route – Requirements
strength & stability + serviceability
COMPACTION
+ durability GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 5
Methods of Ground / Fill Improvement
1
Ground COMPACTION
2
Ground REPLACEMENT
3
MECHANICAL Improvement
surface-near compaction soil excavation and soil exchange Mixing in suitable granular material to improve poorly graded materials (SP, GP), fine materials (silty or clayey) or soft soils
4
Ground reinforcement with geotextiles: in combination with soil REINFORCEMENT replacement to reduce excavation depth
5
stabilization with lime (ÖN EN 14227-11), cement (ÖN EN 14227-10), clinker (ÖN EN 14227-12), hydraulic binder (ÖN EN 14227-13), fly ash (ÖN EN 14227-14) DEEP IMPROVE- surcharging and preloading MENT OF SUBSOIL vertical drains deep vibro compaction (RSV/RDV) Deep Dynamic Compaction (DYNIV) pile foundation
6
Ground STABILIZATION
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 6
3
Surface-near and Deep Ground Improvement Dynamic roller compaction
Heavy Dynamic Tamping
vibratory, oscillatory, VARIO, automatically controlled rollers
TRANSIENT
PERIODIC
HARMONIC
Deep vibro compaction vibro compaction, vibro replacement, grouted stone/gravel columns
Rapid Impact Compactor 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 7
GEOTECHNIK ADAM
Compaction Depth – Comparison of Techniques Dynamic Rolling
Static Rolling 0.2 m 0.5 m
RIC
Heavy Dynamic Tamping
0.4 m 1.0 m
4.5 m
6.5 m
10 m
14 m
normal range possible range
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 8
4
Dynamic roller compaction
24.01.2005
GEOTECHNIK ADAM
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 9
GEOTECHNIK ADAM
21. november 2007 10 Continuous Compaction Budapest, Control (CCC)
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“
5
Deep Dynamic Compaction (Heavy Tamping)
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 11
GEOTECHNIK Rapid Impact Compactor (RIC) ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 12
6
Deep Vibro Compaction in Granular Material crater around
Vibro Compaction
the vibrator
densification and homogenization of granular soil
Compaction by horizontal vibration effect
compacted
Penetration of
and
vibrator into soil
homogenized
with pressurized
granular soil
water jet
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 13
Deep Vibro Replacement of Cohesive Soils Penetration of bottom feed vibrator
Stone / gravel column formation by repenetration of vibrator
soft layer very soft layer
soft layer
grouted Vibro Replacement formation of stone / gravel columns and lateral
material oder concrete
densification of soft soil GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 14
7
BASE
SUB EM
rock fill GEOTECHNIK ADAM
sand and gravel
BA
–BA
NK
ME
SE
NT
silt and silty clays
clay 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 15
Classification of Soil Types by Grain Size 200 mm
Boulders
COARSE-GRAINED / GRANULAR PARTICLES (non cohesive) 63 mm 2 mm Ö sieve analysis
Cobbles Gravel Sand border line between sand and silt: d = 0.063 mm
FINE-GRAINED (cohesive) Silt Ö hydrometer analysis (sedimentation) GEOTECHNIK ADAM
0.002 mm
Clay 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 16
8
Material for Embankments
ÖNORM B 4400
„Guidelines for Recycling Materials“ E.g.: Jet Grouting return flow = „recycled, light aggregates“ Ö ÖNORM EN 132424, 13055-2; ÖNORM B 3137
Ö suitability test (laboratory) + test / calibration field For the suitability of embankment materials the state at the time of emplacement is decisive! 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 17
GEOTECHNIK ADAM
Embankment Materials
SC
≥ 60 < 60 GP
GP
5 – 40
GC 15 – 40 5 – 15
GM
SP
SP GW
SM SW
≤5
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 18
9
Relationship Water Content – Dry Density ρd [g/cm3]
ρd =
Proctor curves
S = r 1 ,0 na = 0
Sr = 0
dry density [g/cm3]
ρs
ρs (1-na)ρs wρs = wρs 1+ 1+ Sr ρw ρw
w [%] ρd
na = 1,0
wn
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 19
GEOTECHNIK ADAM
Proctor Test Standard Modified Proctor Test
ρmodPr
Proctor mould Ø150 mm falling height 450 mm falling weight 4.5 kg
ρ
Pr
Sr
blows/layer
59
3
layers
5
0,6
energy [MJ/m³]
,0 =1
22
Sr ,7 =0
wmodPr GEOTECHNIK ADAM
wPr
2,65
mod ρPr = 1,03 …1,15 ρPr24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 20
10
M, s, g
FINE GRAINED MATERIALS
C
S
C, m; M
G
G, s
Proctor Curves of Differnet Types of Soils
COARSE GRAINED MATERIALS
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 21
GEOTECHNIK ADAM
Compaction Control – Spot Testing Methods DIRECT
INDIRECT
DENSITY
STIFFNESS
in-situ labora-
replacement methods tory Proctor (sand, water, balloon), Test nuclear gauge probe
dry density ρd
Standard Proctor density ρPr
COMPACTION DEGREE ρd DPr = ρ 100 [%] Pr GEOTECHNIK ADAM
California load plate Bearing Ratio test (CBR)
Benkelman Beam
DEFORMATION MODULUS
static
dynamic
Ev1, Ev2 , Ev2/Ev1
Evd
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 22
11
Determination of Density in Field Sand replacement
Tube sampling
Nuclear gauge method (Troxler probe)
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 23
GEOTECHNIK ADAM
Compaction Control – Spot Testing Methods DIRECT
INDIRECT
DENSITY
STIFFNESS
replacement methods (sand, water, balloon), nuclear gauge probe
Proctor Test
dry density ρd
Standard Proctor density ρPr
COMPACTION DEGREE ρd DPr = ρ 100 [%] Pr GEOTECHNIK ADAM
California load plate Bearing Ratio test (CBR)
Benkelman Beam
DEFORMATION MODULUS
static
dynamic
Ev1, Ev2 , Ev2/Ev1
Evd
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 24
12
Compaction Control Methods using Load Plate Tests determination of deformation modulus checking of compaction quality and material stiffness counter weight for earth works and road construction
measurement of plate displacement
hydraulic jack F
notching attachment Δσ
load plate device with 3 gauges
∅300mm
guide rod gauge
falling weight F(t)
Static load plate test Dynamic load plate test with the Light Falling Weight Device
spring-dampermeasurement of element acceleration electronic measuring device σ(t)
load plate ∅300mm 24.01.2005 ÖIAV Erdbebenseminar, 6. September 2007
GEOTECHNIK ADAM
Dietmar ADAM: „Erdbeben – Interaktion Boden und Bauwerk“ 25
Dynamic Load Plate – „Light Falling Weight Device“ notching attachment
handle Design of device:
guide rod falling weight
spring-damper element
electronic measuring device
• loading device - falling weight - guide rod - spring-damper element • loading plate • deflection measuring device
sphere load plate with sensor GEOTECHNIK ADAM
Weingart 1977 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 26
13
Standardized Test Evaluation
Δt
determination of moduli
Δσ Δz σ = 1.5 r const z max
E v = 1 .5 r
E vd
E vd [MN / m²] =
GEOTECHNIK ADAM
22.5 zmax [mm] 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 27
Research Results Ö Standardization RVS 08.03.04 Requirements on the device: + → tuning of the device parameters + set of disc springs made of steel
– synthetic spring (!)
+ → exactly defined requirements on the deflection measuring device + → calibration at least once a year
Standardized test execution and test evaluation: + → measuring range Evd = 7,5 - 90 MN/m² + → 3 pre-loading impacts and 3 measuring impacts + → assumption of a constant maximum ground contact force (max F) + → simplified determination of the dynamic deformation modulus (Evd) + → measuring depth (2 x plate diameter), lateral angle of influence (40°) ~ → ratio “s/v” as criterion for the compaction quality – → direct correlation with values obtained by static load plate tests GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 28
14
Check of the required Ev1 with the LFWD req Ev1
RVS 08.03.01[draft] [8.24] < 25 MN/m2
no
yes no
cohesive material yes
Evd =
6 4 RVS 08.03.01 Ev1 Evd = 10 + Ev1 [draft] 5 5
~ calibration Δ% RVS 08.03.04 factor of device ~ Δ%( Evd ) 1 )⋅ Evd m = Evd ⋅ (1 + 100 Evd Faktor
Ev1
Evd ref
Evd ref
Evd
Evd
[MN/m²]
[MN/m²] nichtbindig 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90
[MN/m²] bindig 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
[MN/m²] nichtbindig 0,0 3,0 6,0 9,0 12,0 15,0 18,1 21,1 24,2 27,3 30,5 33,6 34,7 36,8 38,9 41,0 43,2 45,4 47,5 49,7 51,9 54,1 56,4 58,6 60,9 63,1 65,4 67,7 70,0 72,3 74,7 77,0 79,4 81,8 84,2 86,6 89,0 -
[MN/m²] bindig 10,0 12,0 14,0 16,0 18,1 20,1 22,2 24,2 26,3 28,4 30,5
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 30,0 32,5 35,0 37,5 40,0 42,5 45,0 47,5 50,0 52,5 55,0 57,5 60,0 62,5 65,0 67,5 70,0 72,5 75,0 77,5 80,0 82,5 85,0 87,5 90,0 92,5 95,0 97,5 100,0
HMP2443 18.10.2005
Must er SAMPLE
calibration limit
Abweichung in % = [ -0,29725853 + (Evd * 0,07197705) + (Evd² * 0,0005825276) ] Evd-Faktor= MW / 7070 = 1,00873
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 29
GEOTECHNIK ADAM
Selection of Compaction Control Method (RVS 08.03.01[draft]) Standards 1. Dynamic Load Plate Test (LFWD) Ö Evd or
2. Static Load Plate Test Ö Ev1
RVS 08.03.04 ÖNORM B 4417
or
3. Compaction degree DPr:
determination of Proctor density ρPr + determination of density in field ρd 3.1 sand replacement 3.2 water replacement 3.3 nuclear gauge probe
ÖNORM B 4414-2 DIN 18125-2 Bulletin FGSV ÖNORM B 4418
4. Continuous Compaction Control (CCC)
RVS 08.03.02
when area of
other control methods: subgrade level ≥ 30,000 m² Benkelman Beam dynamic penetration tests (e.g. DPH) levelling GEOTECHNIK ADAM
Bulletin FGSV ÖNORM B 4405 + B 4419
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 30
15
Continuous Compaction Control (CCC)
Drum acceleration Quality management system
Continuous Compaction Control (CCC) Roller-integrated and continuous „on-line“control of compaction progress - Optimization of compaction procedure - Self-control GPS-supported positioning!
- Acceptance testing GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 31
Automatically Controlled Compaction
recordings
automatic inclination of exciter unit GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 32
16
Operating Modes of Vibratory Roller Drums
chaotic
operating condition
continuous contact
CONT. CONTACT
yes
PARTIAL UPLIFT
yes
DOUBLE JUMP
yes
ROCKING MOTION
non-periodic loss of contact
CHAOTIC MOTION
GEOTECHNIK ADAM
soil contact force
left
roller speed
drum amplitude
low
fast
small
high
slow
large
application soil of stiffness CCC
Interaction drum-soil
periodic loss of contact
periodic
drum motion
right
no
no
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 33
Compactometer – CMV is based on the evaluation of the acceleration in the frequency domain
Terrameter – OMEGA is based on the evaluation of the energy transmitted to the soil in the time domain
CCCsystems Terrameter – EVIB Ö inclination of the soil contact force displacement relationship during loading; time domain
GEOTECHNIK ADAM
ACE – kB Ö derived from the soil contact force displacement relationship at maximum drum deflection; time domain
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 34
17
CCC-values – CMV, OMEGA, Evib, kB CCC-VALUES
CONT. CONTACT
100 %
CCC-VALUES [% OF MAX. VALUE]
90 % 80 % 70 % 60 %
CMV
50 %
OMEGA 40 %
Evib kB
30 % 20 %
PARTIAL UPLIFT
DOUBLE JUMP
10 %
E - MODULUS SOIL [MN/m²] 0 % 0
GEOTECHNIK ADAM
20
40
60
80
100
120 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 35
CMV in Dependence of the Operating Conditions rocking motion, chaotic
large amplitude
double jump partial uplift 28 Hz
small amplitude
GEOTECHNIK ADAM
contact
24.01.2005
és monitoringja „soft“ soilD. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása„stiff“ soilAusztriában“
Budapest, 21. november 2007 36
18
Comparison of Different CCC-Values rocking motion, chaotic
partial uplift
OMEGA
CMV
double jump
rocking motion, chaotic
contact
double jump
partial uplift contact
rocking motion, chaotic
rocking motion, chaotic
double jump
28 Hz
kB
Evib
double jump
partial uplift
partial uplift contact GEOTECHNIK ADAM
contact 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 37
Earth Work Ö RVS 08.03.01[draft] [8.24] ∨ ∧
GEOTECHNIK ADAM
∨
∧
+
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 38
19
Continuous Compaction Control (CCC) test site
H = 25 m
test compaction calibration
Länge der Dammkrone 170 m
static load plate test
Calibration of CCC-values Determination of a clear correlation between soil stiffness and CCC-values 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 39
GEOTECHNIK ADAM
Calibration of CCC-values
Test site to be situated on typical area within construction site CCC-values
180
Static load plate Dynamic load plate
160
9 tests 36 tests (4 x 9)
140
high values
CCC-VALUE [ ]
120
Layer thickness and different depth effects have to be taken into account!
100
mean values
80
60
low values
40
r > 0,7
CCC-VALUE
20
GEOTECHNIK ADAM
Determination of regression line 0 0
10
20
30
40
50
60
Ev1, Ev2, Evd [MN/m²] 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 40
20
Calibration of CCC-values 180
Determination of limit values 160
According to Austrian guidelines and regulations RVS RVS08.03.02 8S.02.6
140
SDCCC … STANDARD DEVIATION < 20% CCC-VALUE [ ]
120
ΔCCC … INCREASE < 5% MAX
100
r > 0,7
50% 80
MV MIN
60
0,8 MIN
MV double jump
20%
40 - 5%
+ 5%
20
limit EV-value 0 0
10
20
30
40
50
60
Ev1, Ev2, Evd [MN/m²] GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 41
CCC VALUE [CMV, OMEGA, Evib]
Continuous Compaction Control (CCC)
“REPRODUCEABILITY” “UNIFORMITY”
ΔCCC < 5% MAX … MV … MIN … 0,8MIN … SDCCC …
MAXIMUM VALUE MEAN VALUE CALIBRATION MINIMUM VALUE 80% MINIMUM VALUE STANDARD DEVIATION < 20%
ROLLER LANE [m]
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 42
21
Acceptance Test („Identitäts-[Abnahme-]Prüfung“) subgrade (RVS 08.03.01[draft] [8.24])
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 43
Acceptance Test („Identitäts-[Abnahme-]Prüfung“) base and sub-base (RVS 08.15.01 [8S.05.11])
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 44
22
DPr = 101% , Ev1 ≥ 60 MN/m² , Evd ≥ 58 MN/m² DPr = 100% , Ev1 ≥ 35 MN/m² , Evd ≥ 38 MN/m² frost protection layer (RVS 08.15.01 [8S.05.11]) level of subgrade natural soil
GW-GP SW-SP GM-GC SM-SC
Backfill – track in cut
gravel filter
backfill material + compaction acc. to RVS 08.03.03 [8B.04.01] drainage
Backfill of bridge abutments base + sub-base RVS 08.15.01 [8S.05.11] RVS 03.08.63 [3.63]
frost protection layer
level of subgrade
backfill
subgrade RVS 08.03.01[draft] [8.24]
Backfill – track in fill
embankment fill 24.01.2005 natural soil „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ D. Adam:
Budapest, 21. november 2007 45
roller compaction drum types Continuous Compaction Control calibration of CCC-values dynamic load plate (LFWD) 180
160
140
high values
120
CCC-VALUE [ ]
GEOTECHNIK ADAM
MAX
100
MV MIN
80
60
mean values
MV double jump
0,8 MIN
40
low values - 5%
+ 5%
20
MAX = 103,74 MW = 80,44 MIN = 69,16 0,8 MIN = 55,33 r = 0,87
limit EV1-value: 35 MN/m² 0 0
10
20
30
40
50
60
Ev1, Ev2, Evd [MN/m²]
23
Embankment on Soft Soil – Measurement of Deformations settlement column
gauge mark horizontal inclinometer
gauge mark
gauge mark
piezometer
vertical inclinometer
soft soil stiff soil / bedrock
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 47
GEOTECHNIK ADAM
p [kN/m²]
ξ=
p pmax
Prediction of Final Settlement – Sherif (1973) pmax
ÖNORM B 4431-2
time-load curve
ξ
measurement of settlements s documentation of load history p
time [d]
extrapolated measured settlements final settlement
s
st=∞
interpolated time-settlement curve
assumption: hyperbolic function for settlement curve t ξ s (t ) = a + bt dimensionless parameter ξ p ξ= pmax
sm a t ξ s
Ö adaption of settlement curve to the load history transformation:
1 b regression line
t s→ ξ s regression line: a + b.t
t GEOTECHNIK ⎡ d ⎤ ξ s ⎢⎣ cm ⎥⎦ ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 48 t=∞
extrapolation: s
= 1/b
24
Monitoring of Slope Deformations c extensometer in borehole d inclinometer gauge - lateral inclination - axial incremental displacement e deflectometer f multiple rod extensometer g anchor force measurement
24.01.2005
GEOTECHNIK ADAM
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 49
GEOTECHNIK ADAM
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 50
24.01.2005
25
24.01.2005
GEOTECHNIK ADAM
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 51
GEOTECHNIK ADAM
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 52
24.01.2005
26
RVS 8.24
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 53
GEOTECHNIK ADAM
RVS 8.24
Ö
RVS 08.03.01
CUT !!!
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 54
27
Methods of Ground Improvement Ground REPLACEMENT
soil excavation and soil exchange
Ground COMPACTION
surface-near compaction, deep vibro compaction, heavy dynamic tamping, Rapid Impact Compaction
Ground CEMENTATION
soil stabilization with cement and lime, grouting, jet grouting, soil freezing
Ground DRAINAGE
vertical drains, vacuum consolidation, surcharging and preloading
Ground REINFORCEMENT GEOTECHNIK ADAM
MECHANICAL Ground Improvement
reinforcement, cell structures 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 55
Technical Testing Standard TP BF - StB part B 8.3 Dynamic load plate test with the Light Falling Weight Device (LFWD)
1. Application range → Evd = 15 - 80 MN/m² Testing of bearing capacity and compaction quality of soils and unbound base layers in earth works and construction of traffic systems 2. Terms 3. Devices → dimensions, masses, measurement data acquisition, tolerances 4. Testing conditions → soil characteristics and inclination of testing surface 5. Test execution → 3 pre-loading impacts + 3 measuring impacts 6. Test report and evaluation 7. Calibration of the device → carried out by a certified institute (at least once a year) → loading device adjustment of falling height + possibly spring prestressing → displacement measuring device GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 56
28
Oberflächenverdichtung mit Walzen 1. statische Walzen
2.1
57
2.2
2. dynamische Walzen 2.1 Vibrationswalze 2.2 Oszillationswalze 2.3 Walze mit Richtschwinger 2.4 automatisch geregelte Walzen (VARIOCONTROL, VARIOMATIC, ACE) 2.4
VÖBU-Veranstaltung „Vom Ziegelschutt zur Tiefenverdichtung“, 8. November 2005
Technische Universität Wien Institut für Grundbau und Bodenmechanik
D. Adam & I. Paulmichl: „Bodenphysikalische Grundlagen der Bodenverbesserung“
static
vibration
oscillation
horizontal
vertical stresses
29
static
vibration
oscillation
horizontal
shear stresses
Compaction Control Methods using Load Plate Tests determination of deformation modulus checking of compaction quality and bearing capacity for earth works and road construction
counter weight
falling weight F(t)
measurement electronic of acceleration device
load plate GEOTECHNIK ADAM
measurement of plate displacement
F
hydraulic jack
q load plate device with 3 gauges
gauge
static load plate test dynamic load plate test 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 60
30
Dynamic Load Plate – „Light Falling Weight Device“
Weingart 1977 24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 61
GEOTECHNIK ADAM
40%
Δz1
ΔF Δz1
Entlastun g
ΔF Be la st un g
90%
bei Sprungbetrieb 100%
Bodenkontaktkraft F
CCC-value Evib Ö time domain
Schwingweg z1 ΔF = Δz1
Evib ⋅ 2 ⋅ a ⋅ π ⎛ ⎞ π ⋅ (2 ⋅ a) 3 ⋅ Evib 2 ⋅ (1 − ν 2 ) ⋅ ⎜⎜ 2,14 + 0,5 ⋅ ln( ) ⎟⎟ 2 (1 − ν ) ⋅ 16 ⋅ (mb + me + mr ) ⋅ g ⋅ (d / 2) ⎠ ⎝
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 62
31
π
Ferr=(me.e.ω²).sin(ω.t).Vario 2π
3π
contact
4π
ω.t
F(z =0)
bei Sprungbetrieb
Be la st un g
2.A(z1)
max z1
ϕ
1
2.A(z1)
⎛ (m ⋅ e ⋅ Vario) ⋅ cos(ϕ) ⎞⎟ k B = ω2 ⋅ ⎜ (mb + me ) + e ⎜ ⎟ A( z1 ) ⎝ ⎠
Entlastun g
max Ferr
Fmax
Bodenkontaktkraft F
Schwingweg z1 Erregerkraft
CCC-value kB Ö time domain
loss of contact
kB =
F( z&1 = 0) − (mb + me + mr ) ⋅ g A( z1 )
Schwingweg z1 GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 63
Earth Work Ö RVS 08.03.01 (RVS 8.24) … revision
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 64
32
Earth Work Ö RVS 08.03.01[draft] [8.24] ∨ ∧
GEOTECHNIK ADAM
∨
∧ +
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 65
Acceptance Test („Identitäts- [Abnahme-] Prüfung“)
GEOTECHNIK ADAM
24.01.2005
D. Adam: „Földművek tervezése, minőségbiztosítása és monitoringja Ausztriában“ Budapest, 21. november 2007 66
33