Stjørdal fjernvarmesentral AS Grunnundersøkelser- geoteknisk rapport M U L T I C O N S U L T Innholdsfortegnelse 1. Innledning... 3 2. Grunnundersøkelser... 3 2.1 Tidligere undersøkelser... 3 2.2 Feltundersøkelser... 3 2.3 Laboratorieundersøkelser... 4 3. Grunnforhold... 4 3.1 Topografi... 4 3.2 Løsmasser... 4 3.3 Grunnvann... 5 4. Utgraving av byggegrop... 5 4.1 Utgraving og frie graveskråninger... 5 4.2 Oppstøtting med spunt... 5 5. Fundamentering... 6 5.1 Bæreevne... 6 5.2 Setninger... 7 6. Behov for videre geoteknisk medvirkning... 7 Tegninger 414704-0 Oversiktskart, M: 1:50.000 414704-2 Borplan, M: 1:500 414704-10 Geotekniske data, borpunkt 8 414704-30 Poretrykksutvikling 414704-60 Korngradering, borpunkt 8, dybde 1,35-5 meter 414704-61 Korngradering, borpunkt 8, dybde 6,65-10,4 meter 414704-62 Relativ lagringstetthet, fra CPTU 414704-63 Friksjonsvinkel, fra CPTU 414704-100 Profil A, borpunkt 8 og 9 414704-101 Profil B, borpunkt 10 og 11 Vedlegg 4000-1 og -2 Geoteknisk bilag 414704r03.DOCX 29. april 2011 Side 2 av 7
Stjørdal fjernvarmesentral AS Grunnundersøkelser- geoteknisk rapport M U L T I C O N S U L T 1. Innledning Stjørdal Fjernvarme AS planlegger bygging av ny fjernvarmesentral i Stjørdal. I den forbindelse er Multiconsult AS engasjert for å utføre både geotekniske- og miljøgeologiske grunnundersøkelser, samt miljøgeologisk kartlegging på tomta. Denne rapporten gir en enkel beskrivelse av de geoteknisk grunnundersøkelsene på tomta, og gir anbefalinger i forhold til utgraving og fundamentering av den nye fjernvarmesentralen. 2. Grunnundersøkelser 2.1 Tidligere undersøkelser Det er tidligere utført grunnundersøkelser i nærliggende områder. Disse grunnundersøkelsene er presentert i følgende rapporter: - Rapportnr. 413257-02 "E14 Ligaardkrysset. Grunnundersøkelser" datert 11. juni 2009 utarbeidet av Multiconsult AS for Statens vegvesen Region midt. - Rapportnr. 413398-1 "Øireina trafostasjon. Grunnundersøkelser" datert 23. februar 2009 utarbeidet av Multiconsult AS for Articon AS. Resultatene fra disse undersøkelsene er ikke presentert på nytt, men inngår i vurderingsgrunnlaget for denne rapporten. 2.2 Feltundersøkelser Feltarbeidet er utført i perioden 15. - 17. mars 2011, og omfatter 4 dreietrykksonderinger, 1 CPTU-sondering, opptak av 1 prøveserie og nedsetting av 1 poretrykksmåler. Det er tatt opp 2 poseprøver og 6 sylinderprøver (54 mm) av massene. Borpunktene, vist i borplan i tegning -2, er innmålt av Multiconsult AS med sanntids Trimble RTK GPS (CPOS). Horisontal og vertikal nøyaktighet er oppgitt å være henholdsvis ±20mm og ±35mm. Sonderingene er avsluttet i løsmasser i ca 20-22 meters dybde under terreng. Boredybder og terrenghøyder er presentert i tabellen under: Borpunkt Terrengkote Boret i løsmasse Boremetode* 8 +6,9 20,1 DT, CPTU, PR, PZ 9 +7,3 20,0 DT 10 +8,1 21,9 DT 11 +7,6 22,0 DT *) DT: Dreietrykksondering, PR: Prøveserie, CPTU: Trykksondering med poretrykkmåling, PZ: Poretrykksmåler Resultater fra trykksonderingene med poretrykksmåling (CPTU) er vist på tegning -100. Resultatene fra dreietrykksonderingene er vist på tegningene -100 og -101. Boringenes utførelse og tilhørende resultater er generelt beskrevet i geoteknisk bilag, 4000-1D. Resultater fra poretrykksmålinger er fremstilt i tegning -30. 414704r03.DOCX 29. april 2011 Side 3 av 7
Stjørdal fjernvarmesentral AS Grunnundersøkelser- geoteknisk rapport M U L T I C O N S U L T 2.3 Laboratorieundersøkelser De opptatte prøvene er undersøkt i vårt geotekniske laboratorium med klassifisering av jordartene, samt bestemmelse av prøvenes mekaniske egenskaper. Samtlige prøver er klassifisert og vanninnholdet er bestemt ved tørking etter NS 8013. Det er i tillegg utført bestemmelse av densitet etter NS 8011. Klassifiseringsverdier for udrenert skjærstyrke er utført ved bruk av konus (NS 8015) og enaksielt trykkforsøk (NS 8016). Kornfordeling med og uten hydrometeranalyse er utført for seks prøver etter NS 8005. Resultat fra rutineundersøkelsene på prøvene fra borpunkt 8 er presentert som geotekniske data på tegningen -10 og -100. Resultater fra kornfordelingsanalysene er vist på tegningen -60 til - 61. Utførelsen av laboratorieundersøkelsene er generelt beskrevet i geoteknisk bilag, 4000-2D. 3. Grunnforhold 3.1 Topografi Utbyggingstomta ligger på tidligere militært område som i dag er eid av Stjørdal kommune. Området ble i sin tid brukt til vedlikehold og reparasjoner av militære kjøretør og annet utstyr, og det er i den forbindelse bygget en stor verkstedbygning på vestsiden av eiendommen. Verkstedbygningen skal nå rives. Eiendommen er tilnærmet horisontal med spredt lauvskog, buskas og gress som har vokst opp etter at forsvaret solgte eiendommen. I sør grenser eiendommen inn mot en transformatorstasjon som eies av NTE, mens i nord grenser eiendommen mot en annen tidligere militær tomt som i dag eies av Trondos. I henhold til kvartærgeologisk kart består toppmassene av fluviale avsetninger (elveavsetninger), men i nordvest er det påtruffet marine strandavsetninger. 3.2 Løsmasser Leire, siltig: Under et tynt matjordlag er det i borpunkt 8 påtruffet siltig leire ned til ca. 1 meter under terreng. Sonderingene kan tyde på at det også ligger leirmasser i borpunkt 10 ned til ca. 2 meter under terreng. Av sonderingene er det usikkert om leirmassene også strekker seg østover til borpunktene 9 og 11. Det er tatt opp representative prøver av leirmassene, og vanninnholdet er målt til 28,5% i disse massene. Vanninnholdet i matjordlaget er målt til 78%. Silt- og sandmasser: Under leirlaget og toppmassene er det påtruffet silt- og sandmasser. Det er utført dreietrykksonderinger ned til ca. 20-22 meter under terreng, og sonderingene tyder på at silt- og sandmassene strekker seg ned til denne dybden. Stedvis er massene leirige eller leirfattige. Lokalt er det påtruffet tre- og planterester og mindre sand- og gruslag. I borpunkt 8 er det tatt opp en prøveserie av massene ned til ca. 11 meter under terreng. Vanninnholdet i massene varierer mellom ca. 20-34% svakt synkende med dybden. Romvekten er målt mellom 1,94- og 2,06 g/cm 3 svakt økende med dybden. I de mest leirrike områdene i løsmassene er udrenert skjærfasthet målt mellom 10 og 112 kn/m 2. Omrørt skjærfasthet er registrert mellom 3 og 19 kn/m 2. Korngraderingsanalyser viser at innholdet av silt, sand og leire varierer med dybden. 414704r03.DOCX 29. april 2011 Side 4 av 7
Stjørdal fjernvarmesentral AS Grunnundersøkelser- geoteknisk rapport M U L T I C O N S U L T I forhold til seismisk påvirkning klassifiseres løsmassene som grunntype D. 3.3 Grunnvann Det er satt ned en poretrykksmåler i ca. 12 meters dybde i borpunkt 8, og denne viser at grunnvannet på tomta i måleperioden har variert mellom ca. kote 4,9 og kote 5,4 (NGO). Målingene stemmer godt overens med tidligere registreringer i området. I flomperioder er grunnvannsstanden ikke målt, men det antas at denne i stor grad er bestemt av vannsstanden i Evja som renner forbi øst for den planlagte Kirkevegen (Fv. 32). I forbindelse med bygging av gang- og sykkelundergangen under E14 ved Ligaardkrysset, ble det foretatt en rundspørring blant beboere og næringsdrivende i området om vannsstanden i Evja. Det kom da tilbakemelding om at etter renske- og ryddearbeidene i Evja som ble utført høsten 2008, hadde vannsstanden i Evja sunket med ca 0,5 meter til dagens nivå på ca. kote +5,0. Det ble også opplyst at vårflommen normalt medfører en heving av vannstand i Evja på ca. 1 meter. På bakgrunn av dette anbefales dimensjonerende grunnvannsstand i området satt til kote +6,5. 4. Utgraving av byggegrop 4.1 Utgraving og frie graveskråninger Fjernvarmesentralen som planlegges, vil hovedsakelig bli liggende omtrent i terrengnivå. Innvendig gulv er planlagt på ca. kote 8,2, noe som medfører at det må traues ut under gulv til ca. kote 7,7. Bankettene er i henhold til tegningene planlagt ca. 1,8 meter under overkant gulv, som vil si omtrent kote +6,4. Dagens terreng er i nord innmålt til ca. kote +6,9 mens i sør varierer terrenget mellom ca. kote +7,6 og +8,1. Grunnvannsstanden under bygget er registrert omtrent på kote +5,4. For bankettene er det dermed planlagt en maksimal utgraving på ca. 1,7 meter i løsmasser over grunnvannsstand. Av hensyn til overflatestabiliteten i de stedlige løsmassene, anbefales ikke brattere graveskråning enn 1:1,5. De stedlige løsmassene er lett eroderbare, så alle former for overflatevann og regnvann vil lett erodere i graveskråningene. Dette må tas hensyn til i anleggsperioden. De stedlige løsmassene er telefarlige. Dette må tas hensyn til dersom anleggsarbeidene utføres på vinterstid. 4.2 Oppstøtting med spunt I nordenden av bygget, ca. 4 meter innenfor nordveggen skal det etableres en silo inne i bygget. Innvendige mål i siloen er omtrent 5*22 meter. Underkant på siloen vil bli liggende ca. 6,5 meter under overkant gulv, som vil si ca. kote +1,7. Siloen vil dermed bli liggende ca. 3,7 meter under registrert grunnvannsstand. Det anbefales å ramme spunt rundt siloen for å støtte opp løsmassene i anleggsperioden. På grunn av oppdriftsfare i flomperioder, må bunnplata i siloen utvides slik at det blir plass for ballastmasser på utsiden av siloen. Det anbefales å etablere drensgrøfter under bunnplata i siloen i anleggsperioden, og en eller flere midlertidige pumpekummer som pumper ut grunnvannet. Grunnvannet under siloen må dreneres inntil siloen har tilstrekkelig tyngde til å unngå oppdrift. 414704r03.DOCX 29. april 2011 Side 5 av 7
Stjørdal Fjernvarmesentral AS Grunnundersøkelser- geoteknisk rapport M U L T I C O N S U L T Det er viktig at spuntgropa blir tilstrekkelig stor, slik at det blir plass for utstikkende bunnplate og pumpekum(mer). Pumpekummen(e) må plasseres slik at den/de ikke blir til hinder for bygget eller andre anleggsaktiviteter. Det er ikke ønskelig med støpeskjøt i siloveggene under grunnvannsstand (kote +6,5). Dette må tas hensyn til ved plassering av innvendige stivere i spuntgropa. 5. Fundamentering 5.1 Bæreevne Bankettene i fjernvarmesentralen er i henhold til tegningene planlagt på kote +6,4. I borpunkt 8 er det påtruffet siltig leire ned til ca. kote 5,9, mens sonderingen i borpunkt 10 kan tyde på leirmasser ned til ca. kote +6,1. Det vil si at det etter normal uttrauing blir liggende igjen et tynt leirlag under fundamentene. Det er ikke målt udrenert styrke i leirmassene, men erfaringsmessig vil leirlaget kunne være mer setningsgivende enn de underliggende siltmassene. Det anbefales derfor å fjerne leirmassene ned til de mineralske siltmassene, og enten tilbakefylle med grove friksjonsmasser eller senke bankettene og fundamentere direkte på siltmassene. Banketter fundamentert på siltmassene med minimum overdekning på 1 meter opp til terreng eller innvendig gulv, vil ha en bæreevne i bruddgrensetilstand på 150 kpa. Dersom bankettene støpes rett mot leirmassene, kan det ikke anbefales høyere bæreevne enn 90 kpa. Det må forventes noe (ca. 1 cm) differansesetninger mellom banketter støpt på leirmasser og banketter støpt rett på siltmassene. I henhold til vegvesenets retningslinjer vil en 10-årsfrost strekke seg ca. 1,6 meter ned under terreng. Fundamenter som ligger over denne dybden må frostisoleres. I sørenden av bygget skal det fundamenteres en pipe. På grunn av kreftene som virker på pipa, har RIB vurdert at denne må fundamenteres på en armert betongplate som pelefundamenteres. Betongplata vil bli på ca. 6*6 meter med tykkelse på 1 meter og planlegges fundamentert på 8 betongpeler. RIB har beregnet en dimensjonerende aksiallast på pelene fra pipa og fundamentet på opptil 400 kn i bruddgrensetilstand. Det er utført en CPTU-sondering ned til 20 meter under terreng i nordenden av fjernvarmesentralen. Tolking av denne tyder på at pelene må være minimum 30 meter lange for å ha en aksialkapasitet i bruddgrensetilstand på minimum 400 kn. Pelekapasiteten er beregnet for en P270MA-betongpel som vurderes som det rimligste alternativet for fjernvarmesentralen. Pelene er forutsatt som friksjonspeler i silt- og sandmasser. Peleveiledningen anbefaler da minste senteravstand mellom pelene lik 5*d (1,35 m) for vertikale peler. For kontroll av bæreevnen og eventuelle skader etter installering, anbefales å utføre PDA-analyser på et utvalg av pelene. Omfanget avklares med geotekniker. Ved høyt siltinnhold i grunnen kan det være problematisk å ramme peler med vibrolodd. Vi anbefaler derfor at pelene rammes med fallodd. Pelene er ikke kontrollert i forhold til seismisk påkjenning. Dette må vurderes i overensstemmelse med RIB når lastoppgavene for pipa foreligger. Løsmassene klassifiseres som grunntype D i henhold til Eurokode 8 (NS-EN 1998-1:2004+NA:2008). 414704/HK 29. april 2011 Side 6 av 7 c:\users\hk\otlocal\mia\workbin\770159.0\414704r03.docx
Stjørdal Fjernvarmesentral AS Grunnundersøkelser- geoteknisk rapport M U L T I C O N S U L T 5.2 Setninger Innvendig gulvnivå i fjernvarmesentralen er planlagt på kote +8,2 og utvendig terreng rundt bygget blir liggende noe lavere. Det vil si at terrenget må fylles opp ca. 1 meter i nord mens terrenget bli omtrent som før i sør. Da løsmassene hovedsakelig består av friksjonsmasser av silt og sand til stor dybde, vil oppfyllingen sannsynligvis gi små til neglisjerbare setninger. Beregninger tyder på setninger i størrelsesorden ca. 1 cm inn mot bygget. I friksjonsmasser som silt og sand vil setningene påløpe relativt raskt etter oppfylling. 6. Behov for videre geoteknisk medvirkning Spunten rundt siloen i fjernvarmesentralen er ikke detaljprosjektert, men det er gitt en del føringer som entreprenøren må ta hensyn til i sin dimensjonering av spuntkassen. For mer detaljerte opplysninger om massenes styrkeegenskaper, vises til vedlagte tegninger. Spuntdimensjoneringen skal forelegges utbygger og geotekniker i god tid før utførelse for kontroll og godkjenning av løsningen. Omfang av PDA-målinger for kontroll av pelekapasitet avtales med geotekniker. Ved store peleprosjekter er det vanlig å utføre PDA-målinger på ca. 10% av pelene. For dette prosjektet hvor det kun er planlagt ca. 8 peler, bør det utføres minimum 2 PDA-målinger. Behovet for flere målinger avhenger av måleresultatene og vurderes på plassen. Pelene er ikke kontrollert i forhold til seismisk påkjenning. Dette må vurderes og kontrolleres i overensstemmelse med RIB når lastoppgavene for pipa foreligger. Løsmassene klassifiseres som grunntype D i henhold til Eurokode 8 (NS-EN 1998-1:2004+NA:2008). I forkant av rammingen kan det være fornuftig å besiktige trafostasjonen sør for tomta for å dokumentere dagens tilstand på bygget. Ved fare for skadelige rystelser i grunnen fra pelerammingen, kan det være aktuelt å plassere ut rystelsesmåler(e) og/eventuelt montere setningsbolter på bygget. Dette sikrer bedre kontroll på rammearbeidene. 414704/HK 29. april 2011 Side 7 av 7 c:\users\hk\otlocal\mia\workbin\770159.0\414704r03.docx
Forboret Avsluttet mot stein, blokk eller fast grunn Middels stor motstand Meget liten motstand Meget stor motstand Avsluttet uten og nå fast grunn eller berg Middels stor motstand Liten motstand Stor motstand Avsluttet mot antatt berg Halve omdreininger pr. m synk Slått med slegge Sonderinger utføres for å få en orientering om grunnens relative fasthet, lagdeling og dybder til antatt berg eller annen fast grunn. DREIESONDERING (NGF Melding 3) Utføres med skjøtbare φ22 mm borstenger med 200 mm vridd spiss. Boret dreies manuelt eller maskinelt ned i grunnen med inntil 1 kn (100 kg) vertikalbelastning på stengene. Hvis det ikke synker for denne lasten dreies det maskinelt eller manuelt. Antall ½-omdreininger pr. 0,2 m synk registreres. Boremotstanden presenteres i diagram med vertikal dybdeskala og tverrstrek for hver 100 ½-omdreininger. Skravur angir synkning uten dreiing, med påført vertikallast under synk angitt på venstre side. Kryss angir at borstengene ble rammet ned i grunnen. RAMSONDERING (NS-EN ISO 22476-2) Boringen utføres med skjøtbare φ32 mm borstenger og spiss med normert geometri. Boret rammes med en rammeenergi på 0,38 knm. Antall slag pr. 0,2 m synk registreres. Boremotstanden illustreres ved angivelse av rammemotstanden Q o pr. m nedramming. Q o = loddets tyngde * fallhøyde/synk pr. slag (knm/m) Q o (knm/m) TRYKKSONDERING (NGF Melding 5) Utføres ved at en sylindrisk, instrumentert sonde med konisk spiss presses ned i grunnen med konstant penetrasjonshastighet 20 mm/s. Under nedpressingen måles kraft mot konisk spiss og friksjonshylse, slik at spissmotstand q c og sidefriksjon f s kan beregnes (CPT). I tillegg kan poretrykket u måles like bak den konen. Målingene utføres kontinuerlig hver 0,2 m og metoden gir derfor detaljert informasjon om grunnforholdene. Resultatene kan benyttes til å bestemme lagdeling, jordart, lagringsbetingelser og mekaniske egenskaper (skjærfasthet, deformasjons- og konsolideringsparametre). GEOTEKNISK INFORMASJON TERMINOLOGI FOR BOREMETODER OG PRESENTASJON AV RESULTATER. REF. NGF MELDING 2 OG NS EN-ISO 14688-1&2. MULTICONSULT AS Postboks 6230 Sluppen 7486 TRONDHEIM F DT (kn) Stein Borsynk i berg cm/min. DREIETRYKKSONDERING (NGF Melding 7) Utføres med glatte skjøtbare φ36 mm borstenger med en normert spiss med hardmetallsveis. Borstengene presses ned i grunnen med konstant hastighet 3 m/min og konstant rotasjonshastighet 25 omdr./min. Rotasjonshastigheten kan økes hvis nødvendig. Nedpressingskraften F DT (kn) registreres automatisk under disse betingelsene, og gir grunnlag for å bedømme grunnforholdene. Metoden er spesielt hensiktsmessig ved påvisning av kvikkleire i grunnen. BERGKONTROLLBORING Utføres med skjøtbare φ45 mm stenger og hardmetall borkrone med tilbakeslagsventil. Det benyttes tung slagborhammer og vannspyling med høyt trykk. Boring gjennom lag med ulike egenskaper, for eksempel grus og leire, kan registreres, likedan penetrasjon av blokker og større steiner. For verifisering av berginntrengning bores 3 m ned i berget, eventuelt med registrering av borsynk for sikker påvisning. FELT Dato: Tegnet: Kontrollert: Godkjent: 20.03.2011 rols arv oaa Vedleggsnummer: Tegningsnr.: Revisjon: Revisjonsdato: 4000 1a E 22.03.2011
Matekraft F DT (kn) Prøvemarkering TOTALSONDERING (NGF Melding 9) Kombinerer metodene dreietrykksondering og bergkontrollboring. Det benyttes φ45 mm skjøtbare borstenger og φ57 med mer stiftborkrone med tilbakeslagsventil. Under nedboring i bløte lag benyttes dreietrykksmodus, og boret presses ned i bakken med konstant hastighet 3 m/min og konstant rotasjonshastighet 25 omdreininger/min. Når faste lag påtreffes økes først rotasjonshastigheten. Gir ikke dette synk av boret benyttes spyling og slag på borkronen. Nedpressingskraften F DT (kn) registreres kontinuerlig og vises på diagrammets høyre side, mens markering av spyletrykk, slag og bortid vises til venstre. MASKINELL AUGERBORING Utføres med hul borstang påsveiset en metallspiral med fast stigehøyde (auger). Med borrigg kan det bores til 5-20 m dybde, avhengig av jordart, lagringsfasthet og beliggenhet av grunnvannstanden. Med denne metoden kan det tas forstyrrede poseprøver ved å samle materialet mellom spiralskivene. Det er også mulig å benytte enklere håndholdt utstyr som for eksempel skovlprøvetaking. c uv, c uvr (kpa) Prøvemarkering PRØVETAKING (NGF Melding 11) Utføres for undersøkelse av jordlagenes geotekniske egenskaper i laboratoriet. Vanligvis benyttes stempelprøvetaking med innvendig stempel for opptak av 60-100 cm lange sylinderprøver. Prøvesylinderen kan være av plast eller stål, og det kan benyttes utstyr både med og uten innvendig prøvesylinder. På ønsket dybde blir prøvesylinderen presset ned mens stempelet holdes i ro. Det skjæres derved ut en jordprøve som trekkes opp til overflaten, der den blir forseglet for transport til laboratoriet. Prøvediameteren kan variere mellom φ54 mm (vanligst) og φ95 mm. Det er også mulig å benytte andre typer prøvetakere, som for eksempel ramprøvetakere og blokkprøvetakere. Prøvekvaliteten inndeles i Kvalitetsklasse 1-5, der 1 er høyeste kvalitet. Stempelprøvetaking gir vanligvis prøver i Kvalitetsklasse 1-2 for leire. Uforstyrret Omrørt VINGEBORING (NGF Melding 4) Utføres ved at et vingekors med dimensjoner b x h 55x110 mm eller 65x130 mm presses ned i jorden og roteres med jevn hastighet, samtidig som dreiemomentet blir målt. Dette utføres med jorden i uforstyrret (første gangs brudd) og omrørt tilstand etter gjentatte rotasjoner av vingekorset. Udrenert skjærfasthet c uv og c ur beregnes ut fra henholdsvis dreiemomentet ved brudd og etter omrøring. Fra dette kan også sensitiviteten S t = c uv/c ur bestemmes. Tolkede verdier må vanligvis korrigeres empirisk for opptredende effektivt overlagringstrykk i målenivå, samt jordartens plastisitet. GEOTEKNISK INFORMASJON TERMINOLOGI FOR BOREMETODER OG PRESENTASJON AV RESULTATER. REF. NGF MELDING 2 OG NS EN-ISO 14688-1&2. MULTICONSULT AS Postboks 6230 Sluppen 7486 TRONDHEIM u (kpa) γ w z PORETRYKKSMÅLING (NGF Melding 6) Målingene utføres med et standrør med filterspiss eller med hydraulisk (åpent)/elektrisk piezometer (poretrykksmåler). Filteret eller piezometerspissen påmontert piezometerrør presses ned i grunnen til ønsket dybde. Stabilt poretrykk registreres fra vannets stigehøyde i røret eller ved avlesning av elektriske signaler. Valg av utstyr vurderes på bakgrunn av grunnforhold og hensikten med målingene. Grunnvannstand observeres direkte i borhullet. FELT Dato: Tegnet: Kontrollert: Godkjent: 20.03.2011 rols arv oaa Vedleggsnummer: Tegningsnr.: Revisjon: Revisjonsdato: 4000 1b E 22.03.2011
MINERALSKE JORDARTER Ved prøveåpning klassifiseres og klassifiseres jordarten. Mineralske jordarter klassifiseres på grunnlag av korngraderingen. Betegnelse og kornstørrelser for de enkelte fraksjoner er: Fraksjon Leire Silt Sand Grus Stein Blokk Kornstørrelse (mm) <0,002 0,002-0,063 0,063-2 2-63 63-630 >630 En jordart kan inneholde en eller flere av fraksjonene over. Jordarten benevnes i henhold til korngraderingen med substantiv for den fraksjon som har dominerende betydning for jordartens egenskaper og adjektiv for medvirkende fraksjoner (for eksempel siltig sand). Leirinnholdet har størst betydning for benevnelsen. Morene er en usortert breavsetning som kan inneholde alle fraksjoner fra leire til blokk. Den største fraksjonen angis først i beskrivelsen etter egne benevningsregler, for eksempel grusig morene. ORGANISKE JORDARTER Organiske jordarter klassifiseres på grunnlag av jordartens opprinnelse og omdanningsgrad. De viktigste typer er: Benevnelse Torv Fibrig torv Delvis fibrig torv, mellomtorv Amorf torv, svarttorv Gytje og dy Humus Mold og matjord Beskrivelse Myrplanter, mer eller mindre omdannet. Fibrig med lett gjenkjennelig plantestruktur. Viser noe styrke. Gjenkjennelig plantestruktur, ingen styrke i planterestene. Ingen synlig plantestruktur, svampig konsistens. Nedbrutt struktur av organisk materiale, kan inneholde mineralske bestanddeler. Planterester, levende organismer sammen med ikke-organisk innhold. Sterkt omvandlet organisk materiale med løs struktur, utgjør vanligvis det øvre jordlag. SKJÆRFASTHET Skjærfastheten uttrykkes ved jordens skjærfasthetsparametre a, c, φ (tanφ) (effektivspenningsanalyse) eller c u (c ua, c ud, c up) (totalspenningsanalyse). Effektivspenningsanalyse: Effektive skjærfasthetsparametre a, c, φ (tanφ) (kpa, kpa, o, -) Effektive skjærfasthetsparametre a (attraksjon), tanf (friksjon) og evtl. c = atanφ (kohesjon) bestemmes ved treaksiale belastningsforsøk på uforstyrrede (leire) eller innbyggede (sand) prøver. Skjærfastheten er avhengig av effektiv normalspenning (totalspenning poretrykk) på kritisk plan. Forsøksresultatene fremstilles som spenningsstier som viser spenningsutvikling og tilhørende tøyningsutvikling i prøven frem mot brudd. Fra disse samt annen informasjon bestemmes karakteristiske verdier for skjærfasthetsparametre for det aktuelle problemet. For effektivspenningsanalyse kan også poretrykksparameteren D bestemmes fra forsøksresultatene. Totalspenningsanalyse: Udrenert skjærfasthet, c u (kpa) Udrenert skjærfasthet bestemmes som den maksimale skjærspenning et materiale kan påføres før det bryter sammen. Denne skjærfastheten representerer en situasjon med raske spenningsendringer uten drenering av poretrykk. I laboratoriet bestemmes denne egenskapen ved enaksiale trykkforsøk (c ut), konusforsøk (c uk, c ukr), udrenerte treaksialforsøk (c ua, c up) og direkte skjærforsøk (c ud). Udrenert skjærfasthet kan også bestemmes i felt, for eksempel ved trykksondering med poretrykksmåling (CPTU) (c ucptu) eller vingebor (c uv, c ur). SENSITIVITET S t (-) Sensitiviteten S t = c u/c r uttrykker forholdet mellom en leires udrenerte skjærfasthet i uforstyrret og omrørt tilstand. Dette kan bestemmes fra konusforsøk i laboratoriet eller ved vingeborforsøk i felt. Kvikkleire har for eksempel meget lav omrørt skjærfasthet c r (s r < 0,5 kpa), og viser derfor som regel meget høye sensitivitetsverdier. GEOTEKNISK INFORMASJON TERMINOLOGI FOR LABORATORIEUNDERSØKELSER OG PRESENTASJON AV RESULTATER. REF. NGF MELDING 2 OG NS EN- ISO 14688-1&2. MULTICONSULT AS Postboks 6230 Sluppen 7486 TRONDHEIM LAB Dato: Tegnet: Kontrollert: Godkjent: 10.03.2011 rols arv oaa Vedleggsnr.: Tegningsnr.: Revisjon: Revisjonsdato: 4000 2a E 10.03.2011
VANNINNHOLD (w %) Vanninnholdet angir masse av vann i % av masse tørt (fast) stoff i massen og bestemmes fra tørking av en jordprøve ved 110 o C i 24 timer. KONSISTENSGRENSER FLYTEGRENSE (w l %) OG PLASTISITETSGRENSE (w p %) Konsistensgrensene (Atterbergs grenser) for en jordart angir vanninnholdsområdet der materialet er plastisk (formbart). Flytegrensen angir vanninnholdet der materialet går fra plastisk til flytende tilstand. Plastisitetsgrensen (utrullingsgrensen) angir vanninnholdet der materialet ikke lenger kan formes uten at det sprekker opp. Plastisiteten I p = w l w p (%) angir det plastiske området for jordarten og benyttes til klassifisering av plastisiteten. Er det naturlige vanninnholdet høyere enn flytegrensen blir materialet flytende ved omrøring. DENSITETER Densitet (ρ, g/cm 3 ) Korndensitet (ρ s, g/cm 3 ) Tørr densitet (ρ d, g/cm3) Masse av prøve pr. volumenhet. Bestemmes for hel sylinder og utskåret del. Masse av fast stoff pr. volumenhet fast stoff Masse av tørt stoff pr. volumenhet TYNGDETETTHETER Tyngdetetthet (γ, kn/m 3 ) Tyngde av prøve pr. volumenhet (γ = ρg = γ s(1+w/100)(1-n/100), der g = 10 m/s 2 ) Spesifikk tyngdetetthet (γ s, kn/m 3 ) Tyngde av fast stoff pr. volumenhet fast stoff (γ s = ρ sg) Tørr tyngdetetthet (γ d, kn/m 3 ) Tyngde av tørt stoff pr. volumenhet (γ d = ρ Dg = γ s(1-n/100)) PORETALL OG PORØSITET PORETALL e (-) Volum av porer dividert med volum fast stoff (e = n/(100-n)) der n er porøsitet (%) PORØSITET n (%) Volum av porer i % av totalt volum av prøven KORNFORDELINGSANALYSE En kornfordelingsanalyse utføres ved våt eller tørr sikting av fraksjonene med diameter d > 0,125 mm. For mindre partikler bestemmes den ekvivalente korndiameteren ved slemmeanalyse og bruk av hydrometer. I slemmeanalysen slemmes materialet opp i vann og densiteten av suspensjonen måles ved bestemte tidsintervaller. Kornfordelingen kan da bestemmes fra Stokes lov om sedimentering av kuleformede partikler i vann. Det vil ofte være nødvendig med en kombinasjon av metodene. DEFORMASJONS- OG KONSOLIDERINGSEGENSKAPER Jordartens deformasjons- og konsolideringsegenskaper benyttes ved setningsberegning og bestemmes ved hjelp av belastningsforsøk i ødometer. Jordprøven bygges inn i en stiv ring som forhindrer sideveis deformasjon og belastes vertikalt med trinnvis eller kontinuerlig økende last. Sammenhørende verdier for last og deformasjon (tøyning ε) registreres, og materialets deformasjonsmodul (stivhet) kan beregnes som M = σ / ε og presenteres om funksjon av vertikalspenning σ. Deformasjonsmodulen viser en systematisk oppførsel for ulike jordarter og spenningstilstander, og oppførselen kan hensiktsmessig beskrives med modulfunksjoner og inndeles i tre modeller: Modell Moduluttrykk Jordart - spenningsområde Konstant modul M = m ocσ a OC leire, σ < σ c (σ c = prekonsolideringsspenningen) Lineært økende modul M = m(σ ( ± σ r)) Leire, fin silt, σ > σ c Parabolsk økende modul M = m(σ ( ± σ r)) Sand, grov silt, σ > σ c PERMEABILITET k (cm/s eller m/år) Permeabiliteten defineres som den vannmengden q som under gitte betingelser vil strømme gjennom et jordvolum pr. tidsenhet. Generelt bestemmes permeabiliteten fra følgende sammenheng: q = kia, der A er bruttoareal av tverrsnittet normalt på vannets strømningsretning og i = hydraulisk gradient i strømningsretningen (= potensialforskjell pr. lengdeenhet).permeabiliteten kan bestemmes ved strømningsforsøk i laboratoriet ved konstant eller fallende potensial, eventuelt ved pumpe- eller strømningsforsøk i felt. KOMPRIMERINGSEGENSKAPER Ved komprimering av en jordart oppnås tettere lagring av mineralkornene. Komprimeringsegenskapene for en jordart bestemmes ved at prøver med forskjellig vanninnhold komprimeres med et bestemt komprimeringsarbeid (Standard eller Modifisert Proctor forsøk). Resultatene fremstilles i et diagram som viser tørr densitet som funksjon av innbyggingsvanninnhold. Den maksimale tørrdensiteten som oppnås (ρ dmax) benyttes ved spesifikasjon av krav til utførelsen av komprimeringsarbeider. Det tilhørende vanninnhold benevnes optimalt vanninnhold (w opt). TELEFARLIGHET En jordarts telefarlighet bestemmes ut i fra kornfordelingskurven eller ved å måle den kapillære stigehøyde for materialet. Telefarligheten klassifiseres i gruppene T1 (Ikke telefarlig), T2 (Lite telefarlig), T3 (Middels telefarlig) og T4 (Meget telefarlig). HUMUSINNHOLD Humusinnholdet bestemmes ved kolorimetri og bruk av natronlut (NaOH-forbindelse). Metoden angir innholdet av humufiserte organiske bestanddeler i en relativ skala. Andre metoder, som glødning av jordprøve i varmeovn og våt-oksydasjon med hydrogenperoksyd, kan også benyttes. GEOTEKNISK INFORMASJON TERMINOLOGI FOR LABORATORIEUNDERSØKELSER OG PRESENTASJON AV RESULTATER. REF. NGF MELDING 2 OG NS EN-ISO 14688-1&2. MULTICONSULT AS Postboks 6230 Sluppen 7486 TRONDHEIM LAB Dato: Tegnet: Kontrollert: Godkjent: 10.03.2011 rols arv oaa Vedleggsnr.: Tegningsnr.: Revisjon: Revisjonsdato: 4000 2b E 10.03.2011