) Friktionsvinkel
Medelvärdet av friktionsvinkel från sonderingsresultaten
Medelvärde (CPT) Medelvärde (Tr)
Figur 15. Resultatet av studien som visar friktionsvinkels medelvärde, ställd mot
djupet. Den blå grafen representerar CPT och den bruna grafen representerar trycksondering.
25
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
26
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.
27
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
28
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 (1992-06-15). Rekommenderad standard för CPT
sondering, Roland offset AB, Linköping 1999-11 (Rapport 1:93)
SGF:s fältkommité. (2013), Geoteknisk fälthandbok version 1.0, (SGF Rapport 1:2013), Göteborg