COLAS Hungária szakmai nap május 2. Aktualitások a geotechnikában. dr. Szepesházi Róbert Széchenyi István Egyetem, Gyır

Átírás

1 COLAS Hungária szakmai nap 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

2 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

3 MSZ EN : 2007 EC 7-27 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

4 Talaj- és kızetosztályozás MSZ EN ISO :2005 1:2005 Geotechnikai vizsgálatok. Talajok azonosítása és osztályozása. 1. rész: Azonosítás és leírás. MSZ EN ISO :2005 Geotechnikai vizsgálatok. Talajok azonosítása és osztályozása. 2. rész: Osztályozási alapelvek. pren ISO :2006 Geotechnikai vizsgálatok. Talajok azonosítása és osztályozása. 3. rész: A talajazonosítás elektronikus adatkezelése. MSZ EN ISO :2005 1:2005 Geotechnikai vizsgálatok. Kızetek azonosítása és osztályozása. 1. rész: Azonosítás és leírás. pren ISO :2006 Geotechnikai vizsgálatok. Kızetek azonosítása és osztályozása. 2. rész: A kızetazonosítás elektronikus adatkezelése. MSZ :2006 Talajmechanikai vizsgálatok. Talajok megnevezése talajmechanikai szempontból.

5

6 Talaj- osztályozás szemel- oszlás alapján

7 MSZE CEN ISO/TS Geotechnikai vizsgálatok Terepi vizsgálatok 1. Nyomószondázás elektromos mérıberendezéssel 2. Verıszondázás 3. SPT-szond szondázás 4. Pressziométeres vizsgálat Menard-féle berendezéssel 5. Rugalmas dilatométeres vizsgálat 6. Pressziométeres vizsgálat önlefúró berendezéssel 7. Fúrólyukas terhelés 8. Pressziométeres vizsgálat teljes elmozdulással 9. Terepi nyírószondázás 10. Súlyszondázás 11. Lapdilatométeres vizsgálat 12. Nyomószondázás mechanikus mérıberendezéssel 13. Tárcsás terhelés

8 MSZE CEN ISO/TS Geotechnikai vizsgálatok Talajok laboratóriumi vizsgálata 1. A víztartalom meghatározása 2. A finomszemcséjő talajok térfogatsőrőségének meghatározása 3. A szemcsék sőrőségének meghatározása. Piknométer-módszer módszer 4. 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

9 KÚPOS PENETROMÉTER a folyási határ megállapítására a Casagrande-készülék helyett MSZE CEN ISO/TS Geotechnikai vizsgálatok. Talajok laboratóriumi vizsgálata 12. rész. Az Atterberg határok meghatározása

10 Folyási határ megállapítása penetrométerrel

11

12 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!

13 Tömörségellenızésrıl általában Kitekintés külföldre Eurocode 7 Német elıírások Osztrák gyakorlat: FDVK Hazai gyakorlat Radiometriás mérés Dinamikus tömörségmérés

14 MSZ EN :2005 1:2005 Eurocode-7: Geotechnikai tervezés. 1. rész. Általános szabályok 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.

15 (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 tartal- mazó anyag esetén a terepi módszerekkel végzett ellenırzés indokolt. Ilyen anyagok esetén a Proctor- vizsgálat alkalmatlan.

16 (6) A helyszíni ellenırzés (lásd EN ) 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.

17 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.

18 M1 mérési módszerei Közvetlen zavartalan mintavétel cm átmérıjő kiszúró hengerrel zavart mintavétel térfogatmérés helyettesítéses (homokszórásos, gumimembrános v. gipszöntéses) módszerrel Közvetett statikus tárcsás terhelés E 2 és T t =E 2 /E 1 mérésére dinamikus tárcsás terhelés E vd megállapítására dinamikus v. statikus szondázás szondaellenállás megállapítására behajlásmérés Benkelman-féle eszközzel süllyedésmérés a töltésfelszín pontjai dinamikus mérés tömörítıhengerrel pontszerően.

19 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, % követelmények mi lesz?

20 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.

21 Teljesfelülető dinamikus tömörségellenırzés FDVK

22 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.

23 vibro- hengerek fejlıdése

24 vario-henger variocontrol-henger

25

26 Az FDVK elemei

27 FDVK-értékek értelmezése CMV Geodynamik a talaj és a gerjesztés amplitudójának hányadosa [ ] OMEGA BOMAG - Terrameter talajra átadott tömörítı munka [N m] E vib BOMAG Terrameter a talajreakció merevségi modulusa [N/m 2 ] k b Amman ACE a talajreakció rugóállandója [N/m]

28 henger + talaj rezgı rendszer modellezése

29

30 henger talaj véges elemes modellje

31

32

33 Kalib- rálás

34

35

36 Statikus és dinamikus teherbírási modulusok megfeleltetése

37 FDVK gyakorlata

38

39 járatszám E v2 -teherbírás

40 a minıség megfelelısége és változása tömörség teherbírás

41 E v2 v2 teherbírási modulus statisztikai értékelés sőrőségfüggvény területi változás

42 Teljesfelülető dinamikus tömörségellenırzés Megállapítások Megfelel a korszerő ellenırzési követelményeknek. A tömörítési technológia optimalizálásának az eszköze is. Tudományosan megalapozott, de még van kutatási feladat. Az E vib és a k b FDVK-értékek preferálandók. Igényes kalibrációt kíván, lehetıleg ejtısúlyos vizsgálattal. Javaslatok Célszerő lenne más országbeli COLAS-cégek tapasztalatai- nak megismerése. Egy berendezés megvásárlása (10 mft), beüzemelése (az osztrák kollégák segítségével).

43 A dinamikus tömörségmérés alkalmasságának vizsgálata

44 ÚT : :2005 Dinamikus tömörség- és teherbírásmérés kistárcsás könnyő ejtısúlyos berendezéssel tárcsaátmérı: ejtési magasság: ejtısúly: nyomás: 163 mm 72 cm 11 kg 350 kpa terhelési idı: 18 ms ütésszám: 18 munkamennyiség: 0,4 Nm/cm 3 bemenı adat: eredmény: T rw E vd T re T rd nedv. korr.. tény. din- modulus relatív. töm. fok dinamikus töm. fok

45 Kérdések tárcsa tömörítı hatása w mérési hibája Proctor-görbe bizonytalansága T re megállapítása méretek, mennyiségek T rd < 100 %

46 Tárcsa tömörítı hatása Kézdi- Kabai

47 w hibája dt rw /dw dt rw 0,25 4,0 telítettség hatása S r >?

48 Proctor-görbe szórása iszapos hlisztes homok ÁKMI körvizsgálat T rw rel.. szórása w opt - 5 0,052 w opt 0,016 w opt + 5 0,019

49 T = 100 φ re D m φ= 0,365= const. =? T RE megállapítása 1 17 [ 153 s (1 s + 2 s s )] Dm =

50 Reprodu- kálhatóság Sorszám s 0 s 1 s 2 s 3 s 4 s 5 s 6 s 7 s 8 s 9 s 10 s 11 s 12 s 13 s 14 s 15 s 16 s Átlag Szórás Rel. szórás %

51 Reprodukálhatóság Sorszám T re (%) T re,m (%) E d (N/mm 2 ) E d,m (N/mm 2 ) E dvég (N/mm 2 ) 43 93, , , , ,9 92, , , , , , , , , , , , , , E dvég,m (N/mm 2 ) 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,

52 T rρ izotópos mérés T rd dinamikus mérés össze- hasonlítása

53 Zorn Weingard Kopf-Adam a könnyő ejtısúlyos mérés csak tájékozat a tömörségrıl egymás utáni süllyedések összevetése s/v viszony értékelése (< 3,5 jó) j

54 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 s m= kg az optimális E vd mérésérere a tömörítıt munka mennyisége mindenképpen bizonytalan 18-nál l jóval j kevesebb ütés s is tájékoztathat t a tömörst rségrıl a kalibráci ció elengedhetetlen T rw nedvességkorrekci gkorrekciós s tényezt nyezı bevonása elhagyható telített, tett, zárt z rendszerben a dinamikus hatásokra adott válasz v zavaros % víztartalmv ztartalmú agyagtalajok esetében nem alkalmazható

55 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.