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 7-27 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
Talaj- és kızetosztályozás MSZ EN ISO 14688-1:2005 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 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.
Talaj- osztályozás szemel- oszlás alapján
MSZE CEN ISO/TS 22476 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
MSZE CEN ISO/TS 17892 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
KÚPOS PENETROMÉTER a folyási határ megállapítására a Casagrande-készülék helyett MSZE CEN ISO/TS 17893-12 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 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 tartal- mazó anyag esetén a terepi módszerekkel végzett ellenırzés indokolt. Ilyen anyagok esetén a Proctor- vizsgálat 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 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.
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.
vibro- hengerek fejlıdése
vario-henger variocontrol-henger
Az FDVK elemei
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]
henger + talaj rezgı rendszer modellezése
henger talaj véges elemes modellje
Kalib- rálás
Statikus és dinamikus teherbírási modulusok megfeleltetése
FDVK gyakorlata
járatszám E v2 -teherbírás
a minıség megfelelısége és változása tömörség teherbírás
E v2 v2 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 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).
A dinamikus tömörségmérés alkalmasságának vizsgálata
ÚT 2-2.124:20052 2.124:2005 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
Kérdések tárcsa tömörítı hatása w mérési hibája Proctor-görbe bizonytalansága T re megállapítása méretek, mennyiségek T rd < 100 %
Tárcsa tömörítı hatása Kézdi- Kabai
w hibája dt rw /dw dt rw 0,25 4,0 telítettség hatása S r >?
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
T = 100 φ re D m φ= 0,365= const. =? T RE megállapítása 1 17 [ 153 s (1 s + 2 s +...17 s )] Dm = 0 1 2 17
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 17 43 340 167 142 133 123 131 122 124 124 120 112 114 100 102 108 104 104 102 45 404 154 146 137 127 117 117 114 114 116 108 104 114 98 100 104 94 105 47 340 174 157 136 136 138 134 132 128 112 114 103 108 110 106 102 102 101 49 494 214 160 152 140 132 135 129 126 129 118 123 108 107 113 103 115 127 51 327 175 145 140 140 137 129 127 115 118 121 112 103 111 117 116 117 117 53 421 197 150 137 132 121 135 131 121 116 112 118 105 101 110 113 106 113 54 486 181 148 143 131 132 105 125 116 107 109 106 107 106 99 103 102 109 55 476 183 166 141 130 138 131 128 119 113 112 121 120 118 111 107 114 99 56 328 168 153 141 130 112 106 109 101 110 105 99 97 95 99 92 107 88 57 362 155 133 128 113 112 120 101 101 97 96 96 94 104 94 87 92 84 58 342 170 152 141 122 123 121 105 106 103 113 98 96 94 92 90 88 86 59 451 180 168 143 141 124 134 134 131 118 115 112 109 106 103 100 98 96 60 377 178 151 141 126 115 122 116 126 109 106 103 100 98 96 94 92 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 T re (%) T re,m (%) E d (N/mm 2 ) E d,m (N/mm 2 ) E dvég (N/mm 2 ) 43 93,2 32 40 92,2 32 45 91,2 32 40 47 93,3 30 40 49 88,9 92,0 29 29 35 51 93,7 29 35 51 93,7 29 35 92,3 30 53 90,9 31 37 54 88,9 30 39 89,2 30 55 89,4 30 38 56 93,3 32 42 92,8 33 57 92,2 35 46 58 92,9 32 46 92,0 31 59 90,0 30 42 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 8,8 40 37 36 39 44 44
T rρ izotópos mérés T rd dinamikus mérés össze- hasonlítása
Zorn Weingard Kopf-Adam a könnyő ejtısúlyos mérés csak tájékozat a tömörségrıl egymás utáni süllyedések összevetése s/v viszony értékelése (< 3,5 jó) j
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=10-11 11 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 15-20 % víztartalmv ztartalmú 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.