Ehitusgeoloogilised uuringud 12.pdf - tud.ttu.ee
Ehitusgeoloogilised uuringud 12.pdf - tud.ttu.ee
Ehitusgeoloogilised uuringud 12.pdf - tud.ttu.ee
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
1<br />
11 <strong>Ehitusgeoloogilised</strong> <strong>uuringud</strong><br />
<strong>Ehitusgeoloogilised</strong> <strong>uuringud</strong> peavad andma:<br />
– võimaluse valida ehitisele soodsamate geoloogiliste tingimustega<br />
asukoht;<br />
– aluse optimaalse vundamendi ja ehitise konstruktsioon valikuks;<br />
– vajalikud andmed konkr<strong>ee</strong>tse ehitise geotehniliseks projekt<strong>ee</strong>rimiseks;<br />
– soovitusi ehitamise tehnoloogia valikuks ja ehitise kasutamiseks;<br />
Ehitusgeoloogiline (geotehniline) uuring peaks sisaldama peale pinnaseuuringute ka<br />
olemasolevate ehitiste (hooned, sillad, tunnelid, mulded, nõlvad) hindamist ja<br />
ehitusplatsi ning selle lähiümbruse arengulugu.<br />
11.1 Geotehniliste uuringute plan<strong>ee</strong>rimine<br />
Geotehniliste uuringute plan<strong>ee</strong>rimisel peab arvestama lõpp<strong>ee</strong>smärki so ehitist.<br />
Uuringute plan<strong>ee</strong>rimise üldine sk<strong>ee</strong>m on esita<strong>tud</strong> joonisel 11.1.<br />
11.2 Uuringute etapid<br />
Enamikel juh<strong>tud</strong>el on otstarbekas uuringuid teha etapiviisi. Uuringu etapid on<br />
järgmised:<br />
– <strong>ee</strong>l<strong>uuringud</strong>;<br />
– põhi<strong>uuringud</strong>;<br />
– kontroll<strong>uuringud</strong> ja seire.<br />
11.1.1 Eel<strong>uuringud</strong><br />
Eeluuringuga saadavad andmed peaks võimaldama:<br />
– hinnata ehitusplatsi üldist sobivust;<br />
– hinnata ehitiste otstarbekamait paigutist;<br />
– teha otsuseid võimalike vund<strong>ee</strong>rimism<strong>ee</strong>todite kohta;<br />
– hinnata kavanda<strong>tud</strong> tööde ebasoodsat mõju ümbrusele (naaberhooned,<br />
ehitised, inimtegevus);<br />
– kavandada otstarbekalt põhiuuringut;<br />
S<strong>ee</strong>pärast peaks <strong>ee</strong>luuring võimaldama anda hinnanguid pinnaseolude kohta:<br />
– pinnase ja kalju tüübid ja nende ladestus;<br />
– põhjav<strong>ee</strong> tase ja pooriv<strong>ee</strong> rõhk;<br />
– pinnase ja kalju tugevus- ja jäikusomaduste hinnang;<br />
– pinnase või põhjav<strong>ee</strong> reostus ja korrosiooniohtlikus.<br />
Eeluuringu alusel saab valida võimalikud vund<strong>ee</strong>rimisvariandid ja otsustada, millised<br />
pinnasekihtide omadused on vaja täpsustada nende lõplikuks projekt<strong>ee</strong>rimiseks.
2<br />
Joonis 1.11 Geotehniliste uuringute plan<strong>ee</strong>rimine<br />
Eeluuringute tegemisel on informatsiooniallikateks:<br />
– ehituskoha visuaalne vaatlus;<br />
– olemasolevad topograafilised plaanid ja kaardid;<br />
– geoloogilised ja ehitusgeoloogilised kaardid ja aruanded;<br />
– ehituskoha läheduses teh<strong>tud</strong> geotehniliste ja hüdrogeoloogiliste<br />
uuringute aruanded;<br />
– läheduses asuvate ehitiste ja kaeviste uurimine;
3<br />
– kohalike elanike küsitlus.<br />
Kui piisav informatsioon puudub, tuleb rajada mõni puurauk.<br />
11.1.2 Põhi<strong>uuringud</strong><br />
Põhiuuringute <strong>ee</strong>smärk on:<br />
– algandmete hankimine ehitise usaldusväärseks ja ökonoomseks<br />
projekt<strong>ee</strong>rimiseks;<br />
– informatsiooni hankimine otstarbeka ehitusm<strong>ee</strong>todi valikuks;<br />
– ehitustöid komplits<strong>ee</strong>rivate võimalike tegurite selgitamine.<br />
Põhiuuring peab andma usaldusväärsed andmed kõigi pinnasekihtide asendi ja<br />
omaduste kohta, mis on olulised või võivad mõjutada kavandatava ehitise käitumist.<br />
Pinnaseomaduste param<strong>ee</strong>trid, mis mõjutavad kavandatava ehitise võimet täita tema<br />
käitumise tingimusi, peab kindlaks määrama enne projekt<strong>ee</strong>rimise lõppstaadiumi<br />
algust.<br />
Põhiuuringutes kõigi oluliste pinnasekihtide selgitamisel tuleks erilist tähelepanu<br />
pöörata järgmistele geoloogilistele nähtustele ja protsessidele:<br />
– pinnaseprofiil;<br />
– looduslikud või tehislikud süvendid;<br />
– kalju, pinnase või täitematerjali murenemine;<br />
– hüdrogeoloogilised mõjud;<br />
– murrangud, lõhed ja teised rikked;<br />
– roomenähtused pinnase- ja kaljumassiivides;<br />
– punduv ja äkkvajuv pinnas ning kalju;<br />
– jäätmete või tehispinnase esinemine.<br />
Arvesse peab võtma ehituskoha ja selle ümbruse ajalugu.<br />
Põhiuuring peab haarama kõiki pinnasekihte, mis on olulised an<strong>tud</strong> projekti jaoks.<br />
Uuringutel peab kindlaks määrama olemasolevad pinnasev<strong>ee</strong> tasemed<br />
Tuleks kindlaks määrata kõigi põhjav<strong>ee</strong> survet mõjutada võivate v<strong>ee</strong>allikate<br />
ekstr<strong>ee</strong>msed v<strong>ee</strong>tasemed.<br />
Ehituskoha läheduses peab kindlaks määrama iga kuivenduskaevu ja imbkaevu<br />
asukoha ja selle tootlikkuse.<br />
Tavapäraselt koosnevad põhi<strong>uuringud</strong> kaevistest, puurimistest, välikatsetest ja<br />
laboratoorsetest teimidest. Uuringupunktide vahekauguse ja sügavuse peab valima<br />
olemasoleva ehitusgeoloogilise informatsiooni (<strong>ee</strong>luuring), ehitise tüübi ja <strong>ee</strong>ldatava<br />
koormuse alusel. Orient<strong>ee</strong>ruvad suurused on toodud standardis EVS-EN 1997-2.<br />
Järgmisi uuringupunktide vahekaugusi peaks kasutama juhendmaterjalina:<br />
– kõrg- ja tööstusehitiste jaoks uuringupunktide võrk sammuga 15 kuni 40 m;<br />
– suure pindalaga ehitiste jaoks võrk sammuga kuni 60 m;<br />
– liiniehitiste (t<strong>ee</strong>d, raudt<strong>ee</strong>d, kanalid, torustikud, kaitsetammid, tunnelid,<br />
tugiseinad) jaoks samm 20 kuni 200 m;
4<br />
– eriehitiste (sillad, korstnad, masinavundamendid) jaoks kaks kuni kuus<br />
uuringupunkti iga vundamendi jaoks;<br />
– tammide ja paisude jaoks piki vertikaallõiget vahekaugusega 25 kuni 75 m.<br />
Uurimissügavuse z a valikul peaks juhenduma järgnevatest väärtustest (lähtetasand on<br />
ehitise vundamendi, ehitise osa või ehitussüvendi sügavaim punkt). Mitmesuguste z a<br />
väärtuste puhul peaks neist kasutama suurimat.<br />
Väga suurte ja eriti k<strong>ee</strong>rukate ehitiste puhul peaks mõni uurimispunkt ulatuma<br />
sügavamale<br />
Ebasoodsates geoloogilistes tingimustes, kus nõrgad või palju kokkusurutavad kihid<br />
asuvad tugevamate kihtide all, peaks alati valima suurema uurimissügavuse.<br />
Kõrghoonete ja insenerrajatiste peaks kasutama suuremat järgnevatest tingimustest<br />
(vt joonis 11.2 a):<br />
– z a ≥ 6 m<br />
– z a ≥ 3,0b F<br />
kus b F on vundamendi väiksema külje pikkus.<br />
Plaatvundamendi ja paljude vundamentidega mille mõjud sügavamates kihtides<br />
liituvad üksteisega:<br />
z a ≥ 1,5⋅b B<br />
kus b B on ehitise väiksem külg (vt joonis 11.2 b)<br />
Mullete ja kaevandite puhul peaks kasutama suuremat väärtust järgnevatest (vt<br />
joonis 11.3)<br />
a) mulded:<br />
– 0,8h < z a < 1,2h<br />
– z a ≥ 6 m<br />
kus h on mulde kõrgus.<br />
a) vundament b) ehitis<br />
Joonis 11.2 – Kõrghooned ja insenerrajatised
5<br />
b) kaevandid<br />
– z a ≥ 2,0 m<br />
– z a ≥ 0,4 h<br />
kus h on mulde kõrgus või kaevandi sügavus.<br />
a) mulle b) kaevand<br />
Joonis 11.3 Mulded ja kaevandid<br />
Joonehitiste jaoks peaks kasutama järgnevatest tingimustest suurimat (vt joonis<br />
11.4):<br />
a) maant<strong>ee</strong> b) kraav<br />
Joonis 11.4 Joonehitised<br />
a) maanted ja lennuväljad:<br />
z a ≥ 2 m allapoole <strong>ee</strong>ldatavat täidendi põhja<br />
b) Kraavide ja torujuhtmete jaoks suurem väärtus järgnevast:<br />
- z a ≥ 2 m allapoole kaeva<strong>tud</strong> tasandit;<br />
- z a ≥ 1,5b Ah<br />
kus b Ah on kaevandi laius.<br />
c) Kus vajalik, peaks järgima soovitusi mullete ja kaevandite jaoks.<br />
Väikesed tunnelid ja õõned (vt joonis 11.5)<br />
b Ab < z a < 2,0b Ab<br />
kus b Ab on kaevandi laius.
6<br />
Joonis 11.5 Tunnelid ja õõned<br />
Ehitussüvendid (vt joonis 11.6)<br />
a) kus piesom<strong>ee</strong>triline pind ja pinnasev<strong>ee</strong>tase on allpool süvendi põhja, peaks<br />
kasutama alljärgnevatest tingimustest suurimat väärtust:<br />
- z a ≥ 0,4h<br />
- z a ≥ (t +2,0) m<br />
kus:<br />
t on toestuse sügavus allapoole süvendi põhja; ja<br />
h on süvendi sügavus.<br />
b) kus piesom<strong>ee</strong>triline pind ja pinnasev<strong>ee</strong>tase on süvendi põhjast kõrgemal, peaks<br />
kasutama alljärgnevatest tingimustest suurimat väärtust:<br />
- z a ≥ (1,0H +2,0) m<br />
- z a ≥ (t +2,0) m<br />
kus:<br />
H on pinnasev<strong>ee</strong>taseme kõrgus süvendi põhjast; ja<br />
t on toestuse sügavus allapoole süvendi põhja.<br />
Kui selles sügavuses ei esine v<strong>ee</strong>pidet, siis :<br />
z a ≥ t + 5 m.<br />
1 v<strong>ee</strong>tase<br />
Joonis 11.6 Ehitussüvendid
7<br />
V<strong>ee</strong>tõkke rajatiste puhul peaks z a määrama sõltuvalt v<strong>ee</strong> paisutustasemest,<br />
hüdrogeoloogilistest tingimustest ja ehitusm<strong>ee</strong>todist.<br />
(12) V<strong>ee</strong>tõkke ekraani jaoks (vt joonis 11.7)<br />
– z a ≥ 2 m allapoole v<strong>ee</strong>pideme pinda.<br />
Joonis 11.7 – V<strong>ee</strong>tõkke ekraan<br />
Vaiade puhul (vt joonis 11.8) peaks arvestama kolme järgmist tingimust:<br />
– z a ≥ 1,0b g<br />
– z a ≥ 5,0 m<br />
– z a ≥ 3D F<br />
–<br />
kus<br />
D F on vaia põhja läbimõõt; ja<br />
B g on vaiagrupist vaiapõhja tasapinnas moodustuva ristkülikulise vundamendi<br />
väiksem külg,
8<br />
Joonis 11.8 Vaiagrupp<br />
11.1.3 Kontroll<strong>uuringud</strong><br />
Kontrolluringud tuleb teha juhul, kui:<br />
– ehituse käigus selgub, et pinnase profiil või kaeviku põhja jääva<br />
pinnase liik ning omadused erinevad esialgse uuringuga määratutest;<br />
– põhjav<strong>ee</strong> tase on esialgsega määratust kõrgemal;<br />
– ehitise käitumine ei vasta prognoositule – paigutised ja<br />
deformatsioonid on suuremad.<br />
11.3 Uuringute kavandamine<br />
Ehitusgeoloogilisi uuringuid t<strong>ee</strong>vad tavaliselt selleks spetsialis<strong>ee</strong>runud firmad.<br />
Tellimuse uuringuks t<strong>ee</strong>vad ehitise tellija, ehitusprojekti juhtimis- või<br />
projekt<strong>ee</strong>rimisfirmad. Eeluuringu tellimise võivad teha kõik <strong>ee</strong>ltoodud arvestades<br />
punktis 11.1.1 märgi<strong>tud</strong> nõudeid. Põhiuuringute tellimisel aga peaks tingimata<br />
osalema ehitise projekt<strong>ee</strong>rija. Soovitav on s<strong>ee</strong>juures ka uurimisfirma osalemine.<br />
Tellimuses peaks olema toodud võimalikult konkr<strong>ee</strong>tselt ja ükskasjalikult vajalikud<br />
tööd, näiteks puuraukude ning muude uurimispunktide hulk ja asend, vajalikud<br />
pinnase omaduste param<strong>ee</strong>trite suurused ja nende määramise m<strong>ee</strong>todid. Erinevate<br />
m<strong>ee</strong>toditega määra<strong>tud</strong> pinnase omaduste arvväärtused võivad olla erinevad ning igal<br />
juhul on n<strong>ee</strong>d erineva usaldusväärsusega. Erinevad projekt<strong>ee</strong>rimisel kasutatavad<br />
arvutusm<strong>ee</strong>todid <strong>ee</strong>ldavad just neile m<strong>ee</strong>toditele vajalikke param<strong>ee</strong>treid. Järjest<br />
rohkem on projekt<strong>ee</strong>rijate käsutuses varasemast täiuslikemaid arvutusm<strong>ee</strong>todeid,<br />
näiteks cam-clay mudelil põhinevaid. N<strong>ee</strong>d m<strong>ee</strong>todid nõuvad teistsuguseid pinnase
omaduste param<strong>ee</strong>treid, kui tavapärased mahukaal, filtratsioonimoodul,<br />
deformatsioonimoodul, sisehõõrdenurk ja nidusus. Ainult ehitist või rajatist<br />
projekt<strong>ee</strong>riv insener saab otsustada millised arvutusmudelid on an<strong>tud</strong> konkr<strong>ee</strong>tsel<br />
juhul otstarbekad ja milliseid pinnase param<strong>ee</strong>treid on vajalikud.<br />
Halb praktika on püüdlus võimalikult odava geotehnilise uuringu saamiseks. Tuleb<br />
arvestada, et ehitise maksumus on pöördvõrdeline uuringu maksumusega. Puudulik<br />
uuringute maht võib põhjustada ühest küljest olulisi täiendavaid kulutusi ehitise<br />
kasutamise ajal (vundamendi või ehitise tugevdamine ülemääraste vajumite<br />
tõkestamiseks, ettenägematu kõrge põhjav<strong>ee</strong> taseme mõju vältimine). Teisalt võib<br />
liigse varuga määra<strong>tud</strong> pinnase omaduste näitarvud põhjustada ülemäära suuri<br />
vundamendi mõõtmeid või hoopis an<strong>tud</strong> tingimustes asjatult oluliselt kallima<br />
vundamendi kasutamist (näiteks vaivundamenti tavalise jaotusvundamendi asemel).<br />
Puudulik uuring võib põhjustada ehitustööde kestuse pikenemist Uuringust erineva<br />
pinnase ilmnemine ehituse käigus, prognoositust kõrgem põhjav<strong>ee</strong> tase või suurem<br />
pooriv<strong>ee</strong> surve, survelise põhjav<strong>ee</strong> esinemine, uuringutega avastamata vanad<br />
vundamendid, torud ja tunnelid, prognoositust väiksem vaia kandevõime võivad olla<br />
ehitusaja olulise pikenemise põhjused.<br />
Eestis levinud praktikas ei kasutada <strong>ee</strong>luuringuid. Sisuliselt uurimisfirmad t<strong>ee</strong>vad<br />
<strong>ee</strong>luuringu kohased tööd – arhiiviandmete kasutamine, ehituskoha ülevaatus jne.<br />
põhiuuringute koosseisus. Kuid neid tulemusi eraldi ei vormistata ja s<strong>ee</strong>ga ei ole n<strong>ee</strong>d<br />
vundamenti projekt<strong>ee</strong>rivale insenerile kättesaadavad põhiuuringute sisu<br />
kavandamiseks. Põhiuuringute kava so väliuuringute mahu ja koosseisu, pinnase<br />
omaduste määramise m<strong>ee</strong>todid ja omaduste arvnäitajate iseloomu määrab tegelikult<br />
uurija ja s<strong>ee</strong>ga kirjutab ka ette kasutatava arvutusmudeli. Levinud tava kohaselt<br />
tellitakse pinnaseuuring väga üldsõnaliselt. Näiteks „Teha n objektil aadressil ......<br />
ehitusgeoloogiline uuring neljakordse elamu jaoks ja anda hinnang soovitava<br />
vundamendi tüübi kasutamiseks“. Taolise tellimuse korral t<strong>ee</strong>bki uuringu kava<br />
uurimisfirma, s<strong>ee</strong> tähendab otsustab kui palju uuringupunkte (puurauke, šurfe,<br />
penetr<strong>ee</strong>rimisi) tuleb teha, milliseid pinnase omadusi tuleb määrata ja milliste<br />
metoditega seda teha. Vähempakkumise süst<strong>ee</strong>m tingib, et pakutakse võimalikult<br />
lihtsad ja väikseima mahuga tööd. Vastasel juhul jäädakse lihtsalt tööst ilma. Töö<br />
tulemust ei oska aga tellija, kellel ei ole erialast haridust, hinnata. Eriti kummaline on<br />
tava küsida uurija soovitust vundamendi tüübi kohta. Uurijad on enamikus geoloogia<br />
alase haridusega, kellel on ainult väga pealiskaudsed teadmised vundamentide<br />
projekt<strong>ee</strong>rimisest ja kes ei ole praktiliselt ühtegi vundamenti projekt<strong>ee</strong>rinud. Nende<br />
esita<strong>tud</strong> arvamust võtavad tellijad ning arhitektid kui absoluutset tõde. Ka väiksemate<br />
teadmiste ja kogemustega insenerid juhinduvad nendest ega vaevu otsima<br />
õkonoomsemaid ja töökindlamaid alternatiivseid lahendusi.<br />
Pinnasemehaanika ja geotehnika rahvusvahelise ühingu (ISSMGE) tehniline komit<strong>ee</strong><br />
TC23 on teinud küsitluse, mille üheks osaks oli küsimus geotehniliste uuringute<br />
kavandamisest. 67% vastajatest arvasid, et uuringu kava t<strong>ee</strong>b uurimisfirma ja 45%<br />
arvasid, et tavaliselt t<strong>ee</strong>b selle projekt<strong>ee</strong>rija. Erandiks olid vastused Iirimaalt ja Suur-<br />
Britanniast. Iirimaal näiteks arvas 67%, et uuringu kava t<strong>ee</strong>b projekt<strong>ee</strong>rija. Vaadeldes<br />
eraldi uurijate ja projekt<strong>ee</strong>rijate vastuseid selgub, et 83% uurijatest ja 67%<br />
projekt<strong>ee</strong>rijatest arvab, et uuringu kava koostamine on nende töö. Teisest küljest 25%<br />
uurijatest ja 53 % projekt<strong>ee</strong>rijatest arvab, et uuringu kava koostamine ei ole nende<br />
ülesanne. Samalaadse küsitluse tulemused Jaapanis on esita<strong>tud</strong> joonisel 11.9. Jaapanis<br />
teh<strong>tud</strong> uurimuses küsiti nii olemasoleva praktika kui ka <strong>ee</strong>listatava ideaalse olukorra<br />
kohta.<br />
9
10<br />
Käesolev praktika<br />
Muud<br />
2%<br />
Ideaalne variant<br />
Klient (Tellija)<br />
4%<br />
Muud<br />
2%<br />
Projekt<strong>ee</strong>rija<br />
25%<br />
Klient (Tellija)<br />
41%<br />
Uurija<br />
32%<br />
Uurija<br />
31%<br />
Projekt<strong>ee</strong>rija<br />
61%<br />
Joonis 11.9 Kes t<strong>ee</strong>b uuringu kavandi?<br />
11.4 Uuringute välitööd<br />
Välitöödeks on puurimine või kaevandite (šurfid ja kraavid) tegemine,<br />
penetr<strong>ee</strong>rimine (suru-, löök- ja k<strong>ee</strong>rdpenetr<strong>ee</strong>rimine), välikatsed otseselt pinnase<br />
omaduste määramiseks (koormusplaatkatse, tiivikkatse, pressiom<strong>ee</strong>terkatse, vaia<br />
proovikoormamine, v<strong>ee</strong>juhtivuse määramine).<br />
Kaevandite <strong>ee</strong>liseks on võimalus otseselt vaadelda pinnasekihte, samuti võtta hea<br />
kvalit<strong>ee</strong>diga pinnaseproove laboriteimideks. Puuduseks on suhteliselt väike uurimise<br />
sügavus ja suur maksumus. Puurimisega on võimalik uurida pinnasekihte praktiliselt<br />
mistahes sügavuseni. Pinnasekihtide piiride määramise täpsus on väiksem kui<br />
kaevandite puhul. Rikkumata struktuuriga monoliitproovide võtmine puuraugust on<br />
raskem ja mõnede pinnaseliikide puhul nagu v<strong>ee</strong>küllasta<strong>tud</strong> liivad, möllid ja rohkesti<br />
jämepurdu sisaldavad pinnased väga k<strong>ee</strong>rukas. Uuringutel kasutatakse mitmesuguseid<br />
puurimise liike – löök-, k<strong>ee</strong>rd-, vibro- või südamikpuurimist. Puurimise liik sõltub<br />
peaasjalikult pinnaseliigist.<br />
Pinnase laboratoorseks katsetamiseks võetakse kaevandist või puuraugust proovid.<br />
Proovi võtmiseks kasutatav proovel peab tagama laboris määratava omaduse<br />
arvväärtuse usaldusväärse suuruse. S<strong>ee</strong>tõ<strong>ttu</strong> peaksid proovlid vastama tea<strong>tud</strong><br />
nõuetele.Olenevalt pinnaseliigist ja pinnase omadustest, mida tahetakse määrata, tuleb<br />
valida sobiv proovli tüüp.<br />
Peamised proovlite tüübid on järgmised:<br />
– ava<strong>tud</strong> toruga löökidega süvistatav paksuseinaline proovel;<br />
– ava<strong>tud</strong> toruga surutav õhukeseseinaline proovel;<br />
– surutav kolbproovel.<br />
Ava<strong>tud</strong> toruga löökidega süvistatav proovel (joonis 11.10) on üks vanemaid.<br />
Laialdaselt on kasutusel Am<strong>ee</strong>rikas. Eestis ei ole kasuta<strong>tud</strong>. Peale pinnaseproovi<br />
saamise kasutatakse penetr<strong>ee</strong>rimiseks (standartne penetratsioonikatse, standard<br />
penetration test STP), kusjuures mõõdetakse löökide arvu 30 cm süvistamiseks.<br />
Saadavad proovid on riku<strong>tud</strong> struktuuriga, mis võimaldavad siiski igasuguste pinnaste<br />
liigitamist.
11<br />
Joonis 11.10 Ava<strong>tud</strong> toruga löökidega süvistatav proovel (SPT)<br />
Parema kvalit<strong>ee</strong>diga pinnaseproove on võimalik saada õhukeseseinaliste proovlitega<br />
ja eriti kolbproovlitega (joonis 11.11 ja 11.12). Üldtunnustatult on võimalik piisava<br />
kvalit<strong>ee</strong>diga proove savipinnaste jäikuse ja tugevuse määramiseks saada ainult<br />
õhukeseseinaliste kolbproovlitega. Eesti uurimisfirmadel sellised proovlid puuduvad<br />
ja sellega ka reaalselt võimalused savipinnaste jäikuse ja tugevuse usaldusväärsete<br />
param<strong>ee</strong>trite määramiseks. Õhukeseseinalised proovlid ei ole kasutatavad kruusa ja<br />
kive sisaldavast pinnasest proovide võtmiseks.<br />
Proovlite kvalit<strong>ee</strong>ti hinnatakse<br />
– pindalateguriga<br />
– siselõtku teguriga<br />
– lõikenurgaga<br />
Pindalategur – väljatõrju<strong>tud</strong> pinnase mahu ja proovi mahu suhe.<br />
2 2<br />
d 2 − d1<br />
Ca<br />
=<br />
2<br />
d1<br />
d 1 – otsaku siseläbimõõt<br />
d 2 – otsaku välisläbimõõt (joonis 11.13)<br />
Paksuseinalisel proovlil üle 15%, õhukeseseinalisel alla 15%. Ideaalseks loetakse<br />
pindalategurit 10%, kuid ka proovlid pindala teguriga 20% tagavad sageli piisavalt<br />
kvalit<strong>ee</strong>tsete proovide võtmise.
12<br />
Joonis 11.11 Ava<strong>tud</strong> toruga õhukeseseinaliste proovlite vanemad tüübid<br />
Joonis 11.12 Erinevad proovlite tüübid<br />
Siselõtku tegur<br />
d3<br />
− d<br />
β =<br />
d<br />
1<br />
d 3 – siseläbimõõt<br />
1
13<br />
S<strong>ee</strong> peaks olema piisavalt suur, et lubada piira<strong>tud</strong> laienemist proovil ja küllalt väike,<br />
et vältida ülemäärast paisumist. lühikesel proovlil peaks siselõtkutegur olema piirides<br />
0 – 0,5 % ja pikal proovlil 0,75 – 1,5 %.<br />
Joonis 11.13 Proovli mõõtmete<br />
tähised<br />
Peale <strong>ee</strong>ltoodute on kasutusel v<strong>ee</strong>l erinevaid proovlite tüüpe. Näiteks pinnase<br />
fooliumiga kattev Rootsi proovel (joonis 11.14). Proovi hoidmiseks proovli<br />
väljatõstmisel on kasuta<strong>tud</strong> õhukestest lehtvedrudest lukustusega proovleid. Selline<br />
lukustus soodustab aga pinnase struktuuri rikkumist.<br />
Joonis 11.14 Fooliumiga Rootsi proovel<br />
Kaevandite ja puuraukude kõrval kasutatakse pinnasekihtide piiride täpsustamiseks ja<br />
ka pinnaste omaduste hindamiseks mitmesuguseid penetr<strong>ee</strong>rimism<strong>ee</strong>todeid.<br />
Välitöödel kasutatakse järgmisi penetrom<strong>ee</strong>trite liike<br />
– Surupenetrom<strong>ee</strong>ter (cone penetration test CPT) ja piesokoonuskatse<br />
(CPTU).
14<br />
– Löökpenetrom<strong>ee</strong>terkatse (dynamic probing DP)<br />
– K<strong>ee</strong>rdpenetratsioonikatse (weight sounding test WST).<br />
– Standardne penetratsioonikatse (standard penetration test SPT)<br />
Surupenetr<strong>ee</strong>rimine CPT ja CPTU.<br />
Joonis 11.15 Elektrilise surupenetrom<strong>ee</strong>tri otsak<br />
Pinnasesse püsiva kiirusega (2 mm/s) surutav standardse koonilise otsikuga varras.<br />
Otsiku läbimõõt 35,7 mm, pindala 1000 mm 2 , koonuse tipunurk 60°. Mõõdetakse<br />
surumiseks vajalikku jõudu, hõõrdehülsi abil hõõrdetakistust, piesokoonusel ka<br />
pooriv<strong>ee</strong>rõhku. Avaldatakse koonustakistus: q c – jõud jaga<strong>tud</strong> otsaku pinnale, kohalik<br />
erikülghõõre f c – mõõde<strong>tud</strong> hülsile mõjuv hõõrdejõud jaga<strong>tud</strong> hülsi külgpindalaga.<br />
Surupenetrom<strong>ee</strong>trid on küll mitmesuguse konstruktsiooniga, kuid mõõtmed ja<br />
katsemetoodika on kõikjal samasugune. S<strong>ee</strong>pärast on kogu<strong>tud</strong> rohkesti võrdlevat<br />
materjali, mis võimaldab surupenetr<strong>ee</strong>rimise andmeid kasutada pinnaseprofiili<br />
määramise kõrval ka pinnase tugevus- ja jäikusparam<strong>ee</strong>tri hindamiseks. Eriti allpool<br />
põhjav<strong>ee</strong> taset asetsevate liivpinnaste puhul on s<strong>ee</strong> valdavaks võimaluseks.<br />
Jõudu mõõdetakse mehaanilise dünamom<strong>ee</strong>triga (joonis 11.16) või elektriliselt (joonis<br />
11.15)
15<br />
Joonis 11.16 Hollandi penetrom<strong>ee</strong>ter ja hõõrdehülsiga<br />
penetrom<strong>ee</strong>ter<br />
Löökpenetr<strong>ee</strong>rimine (dynamic probing DP).<br />
Löökpenetr<strong>ee</strong>rimisel süvistatakse koonus löökidega (joonis 11.17)<br />
Joonis 11.17 Löökpenetrom<strong>ee</strong>tri otsik
16<br />
Penetratsioonitakistust mõõdetakse löökide arvuga kindlaks määra<strong>tud</strong> pikkusega<br />
süvistamiseks pinnasesse. Tähistatakse N 10 või N 20 – löökide arv 10 või 20 cm<br />
süvistamiseks.<br />
Erinevalt surupenetrom<strong>ee</strong>trist ei ole löökpenetrom<strong>ee</strong>trid kõikjal ühesugused.<br />
Peamiselt rammimiseadme kaalu ja koonuse mõõtmete poolest erinevad seadmed on<br />
järgmised:<br />
– kerge löökpenetratsioon (DPL);<br />
– keskmine löökpenetratsioon (DPM);<br />
– raske löökpenetratsioon (DPH);<br />
– väga raske löökpenetratsioon (DPSH-A);<br />
– väga raske löökpenetratsioon (DPSH-B).<br />
Nende penetrom<strong>ee</strong>trite mõõtmed ja massid on standardis<strong>ee</strong>ri<strong>tud</strong> EN ISO 22476 – 2.<br />
Eeltoodute kõrval kasutatakse ka nendest mõningal määral erinevaid seadmeid.<br />
Joonisel 11.18 on toodud Rootsis (ka Eestis) kasutatavad löökpenetrom<strong>ee</strong>tri HfA<br />
otsikud<br />
Joonis 11.18 Rootsis kasutatava löökpenetrom<strong>ee</strong>tri HfA<br />
otsikute ja varraste mõõtmed<br />
Löökpenetr<strong>ee</strong>rimisega on võimalik läbida oluliselt tugavamaid pinnasekihte<br />
surupenetr<strong>ee</strong>rimisega. Kasutatakse koos puurimisandmetega peamiselt erinevate<br />
pinnasekihtide piiride määramiseks. Koos teiste in situ katsete tulemustega on<br />
võimalik tea<strong>tud</strong> pinnaste kokkusurutavuse ja tugevuse hindamine.<br />
Löökide arvu N 10 või N 20 kõrval interpret<strong>ee</strong>ritakse katsetulemusi otsaku eritakistuse r d<br />
või dünaamilise takistuse q d kaudu. N<strong>ee</strong>d arvutatakse valemitega<br />
mgh<br />
m<br />
r d<br />
= qd<br />
= rd<br />
Ae m + m′<br />
kus<br />
m vasara mass, kg;<br />
g raskuskiirendus, N/kg;<br />
h vasara langemiskõrgus, m;
17<br />
A koonuse aluse pindala, m 2 ;<br />
E keskmine penetratsioon m-tes löögi kohta;<br />
m′ jatka<strong>tud</strong> varraste, alasi ja juhikute mass, kg.<br />
K<strong>ee</strong>rdpenetratsioonikatse (weight sounding test WST)<br />
K<strong>ee</strong>rdpenetrom<strong>ee</strong>tri osad on kruvikujuline otsak (joonis 11.19), vardad, raskused ja<br />
käepide või pööramisseade. Nõrgas pinnases, kui takistus on vähem kui 1 kN,<br />
kasutatakse k<strong>ee</strong>rdpenetratsiooni surupenetratsioonina. Kui sellise koormuse juures<br />
otsak ei süvistu k<strong>ee</strong>ratakse otsak pinnasesse ja registr<strong>ee</strong>ritakse poolpöörete arv 20 cm<br />
süvistamiseks.<br />
Joonis 11.19 K<strong>ee</strong>rdpenetrom<strong>ee</strong>tri otsak<br />
K<strong>ee</strong>rdpenetrom<strong>ee</strong>tri läbitavus on hea isegi kõvas savis ja tihedas liivas. Penetrom<strong>ee</strong>ter<br />
on kasutatav kitsastes tingimustes, kus suru- või löökpenetrom<strong>ee</strong>trit ei ole võimalik<br />
kasutada. Katsetega selgita<strong>tud</strong> korrelatiivsete seoste korral on võimalik<br />
k<strong>ee</strong>rdpetratsiooniga hinnata pinnase tugevus- ja jäikusparam<strong>ee</strong>treid.<br />
Peamiste välikatset kasutatavus on toodud tabelis 11.1. Lisaks <strong>ee</strong>ltoodud katsetele on<br />
tabelis vaadeldud ka tiivikatset (Field vane test FVT), koormusplaatkatset (Plate<br />
loading test PLT) ja pressiom<strong>ee</strong>terkatset (pressiom<strong>ee</strong>ter test PMT).<br />
Tabelis on kasuta<strong>tud</strong> järgmisi tähiseid:<br />
JP jämedateraline pinnas – kruus, liiv<br />
PP p<strong>ee</strong>neteraline pinnas – möll, savi<br />
1 suur usaldusväärsus<br />
2 keskmine usaldusväärsus<br />
3 väike usaldusväärsus<br />
- ei kasutata
18<br />
Tabel 11.1 Peamiste välikatsete kasutatavus<br />
Omadus CPT, CPTU DP WST STP PMT FVT PLT<br />
JP PP JP PP JP PP JP PP JP PP JP PP JP PP<br />
Pinnase liik 2 2 3 3 - - 2 1 3 3 - - - -<br />
Kihi piirid 1 1 1 2 - 2 2 2 3 3 - - - -<br />
V<strong>ee</strong>sisaldus - - - - - - 2 2 - .- - - - -<br />
Pl. piirid - - - - - - - 2 - - - - - -<br />
Mahukaal 2 2 2 - - - 2 2 - - - - - -<br />
Tugevus 2 1 2 3 2 - 2 3 1 1 - 1 1 1<br />
Jäikus 1 2 2 2 2 - 2 2 1 1 - - 1 1<br />
Tabelis 11.2 on toodud välikatsete andmetel tuginevad liiva sisehõõrdenurgad ja<br />
jaotus tiheduse järgi.(Bergdahl U., Ottosson E., Malmborg BS., Plattgrundläggning<br />
(Spread foundation). Stockholm AB Svensk Byggtjänst. 1993.)<br />
CPT<br />
q c<br />
WST<br />
Poolpöörete arv<br />
0,2 m kohta<br />
DP (HfA)<br />
Löökide arv<br />
0,2 m kohta<br />
ϕ<br />
°<br />
Suhteline tihedus<br />
0-2,5 0-10 0-4 19-32 Väga kohev<br />
2,5-5,0 10-30 2-8 32-35 Kohev<br />
5,0-10,0 20-50 6-14 35-37 Kesktihe<br />
10,0-20,0 40-90 10-30 37-40 Tihe<br />
20,0-30,0 90-130 >25 40-42 Väga tihe<br />
Tabelis toodud löökpenetrom<strong>ee</strong>tri löökide arv, mis korrig<strong>ee</strong>ri<strong>tud</strong> arvestades varraste<br />
hõõret. K<strong>ee</strong>rdpenetr<strong>ee</strong>rimise poolpöörete arvu tuleb mölli puhul jagada 1,3-ga enne<br />
tabeli kasutamist..<br />
11.5 Pinnaseuuringute aruanne<br />
Väliuuringute ja laboriteimide tulemuste alusel koostatakse aruanne. Aruanne peab<br />
sisaldama konkr<strong>ee</strong>tse ehitise geotehniliseks projekt<strong>ee</strong>rimiseks kogu vajaliku<br />
informatsiooni.<br />
Tavaliselt koosneb uuringu aruanne järgmistest osadest:<br />
1. Sissejuhatus. Sissejuhatuses esitatakse andmed uuringu asukoha ja<br />
kavandatava ehitise kohta, uuringu tellija, uuringu käigus teh<strong>tud</strong> väli- ja<br />
laboritööd ja nende maht, uuringu aeg ja uuringuga seo<strong>tud</strong> personal.<br />
Uuringus kasuta<strong>tud</strong> varasemate tööde loetelu.<br />
2. Andmed pinnaste kohta. Esinevad pinnasekihid, nende paksused ja üldised<br />
omadused<br />
3. Andmed põhjav<strong>ee</strong> kohta. Põhjav<strong>ee</strong> tase ja võimalikud kõikumised.<br />
Survelise põhjav<strong>ee</strong> olemasolu ja piesom<strong>ee</strong>trilised rõhud. Andmed<br />
k<strong>ee</strong>milise koostise ja reostatuse kohta, mõju ehitusmaterjalide<br />
korrosioonile.<br />
4. Muu vajalik informatsioon (näiteks uuritaval alal esinevad vanad<br />
vundamendid, tunnelid, torustikud, toimuvad geoloogilised protsessid,<br />
5. Pinnase oluliste param<strong>ee</strong>trite (nihketugevuse, jäikuse, v<strong>ee</strong>juhtivuse)<br />
määramise m<strong>ee</strong>todid. Kui kasutatakse korrelatsioone nende määramiseks<br />
peab esitama, siis peab n<strong>ee</strong>d korrelatsioonid ja nende kasutatavuse<br />
dokument<strong>ee</strong>rima. Param<strong>ee</strong>trite tuleta<strong>tud</strong> väärtused (või normväärtused).<br />
6. Väli- ja laborikatsete protokollid.
7. Maa-ala plaan uuringupunktide näitamisega. Plaanil peaks olema<br />
kavandatava ehitise kontuur<br />
8. Puuraukude geoloogilised tulbad.<br />
9. Geoloogilised lõiked.<br />
19