Bodenerkundung - Zweck, Planung, Untersuchung und Tests

Obwohl Informationen über den Boden, der an der Bodenoberfläche exponiert ist, sehr wertvoll sind, müssen Geotechniker die Untergrundbedingungen auch durch Bohren von Proben oder durch Ausgraben von Explorationsgruben bewerten. Diese Aktivitäten werden unterirdische Erkundung genannt.

Das Ausmaß der Exploration hängt von der Bedeutung der Struktur, der Komplexität der Bodenbedingungen und dem für die Exploration verfügbaren Budget ab. Ein detailliertes Bodenexplorationsprogramm umfasst Tiefbohrungen, Feldtests und Labortests zur Bestimmung der verschiedenen Eigenschaften von Böden, die für die Gestaltung einer beliebigen Struktur erforderlich sind.

Zweck und Umfang

Zweck der Bodenerkundung ist:

(i) Bestimmung der grundlegenden Eigenschaften des Bodens, die die Gestaltung und Sicherheit der Struktur beeinflussen, dh Kompressibilität, Festigkeit und hydrologische Bedingungen.

(ii) Bestimmung des Umfangs und der Eigenschaften des für die Konstruktion verwendeten Materials.

(iii) Bestimmung des Zustands des Grundwassers.

(iv) Analyse der Fehlerursachen bestehender Werke.

Art und Umfang der Bodenuntersuchung hängen von der letztendlichen Verwendung ab, auf die die Untersuchungsergebnisse angewendet werden. Bei Bauwerken, die eine starke Belastung des Bodens übertragen, besteht das Ziel der Bodenerkundung beispielsweise darin, Daten bereitzustellen, die bei der Auswahl geeigneter Fundamenttypen, ihrer Lage und der Gestaltung der Fundamente helfen.

Planung der Untergrunduntersuchung:

Um möglichst nützliche Informationen mit minimalem Aufwand und Aufwand zu erhalten, ist eine ordnungsgemäße Planung des Untergrunduntersuchungsprogramms unerlässlich.

Für die Planung des Programms sollte der für das Programm verantwortliche Bodentechniker die folgenden Schritte umfassen:

(i) die Informationen, die bei der Untersuchung erforderlich sind, vollständig kennen.

(ii) Kenntnis des Typs, des Umfangs und der Bedeutung des Projekts.

(iii) Erstellung eines Layoutplans des Projekts,

(iv) Erstellung eines Bohrplanes, der die Anzahl und den Abstand der Bohrlöcher sowie die Tiefe und Häufigkeit der Probenentnahme enthält.

(v) Auswahl geeigneter Bohr- und Probenahmegeräte.

(vi) Personalauswahl zur Überwachung der Felduntersuchung.

(vii) Markierung zusätzlicher Arten von Bodenuntersuchungen auf dem Grundrissplan.

(viii) Ausarbeitung von Richtlinien für die Laboruntersuchung gesammelter Proben.

Stadium der Untergrunduntersuchung:

Nachfolgend werden verschiedene Stadien der Untergrunduntersuchung eines großen Tiefbauprojekts beschrieben:

(i) Aufklärungsstudie:

(a) Geologische Daten

(b) Serienfotos

(C) Pedologische Daten

ii) Ausführliche Untersuchung:

(ein langweiliges

(b) Probenahme

(c) Testen

(i) Labortest

(ii) Feldtest

(d) Luftaufnahmen

(e) Geophysikalische Methoden

(iii) Leistungsstudie

(a) Weitere Tests

(b) Instrumentierung

(c) Leistungsbewertung

Aufklärungsstudie:

Es handelt sich um eine vorläufige Machbarkeitsstudie, die vor einer detaillierten Planung durchgeführt wird. Das Hauptziel dieser Erkundungsphase ist es, eine ungefähre Vorstellung vom Bodentyp in der Region zu erhalten. Diese Studie zielt darauf ab, ein grobes Bodenprofil und eine repräsentative Auswahl der wichtigsten Bodenschichten und des Grundwasserzustands zu erhalten, die bei der Festlegung des zukünftigen Erkundungsprogramms hilfreich sein werden. Diese Studie soll zu minimalen Kosten durchgeführt werden und zu diesem Zeitpunkt werden normalerweise keine groß angelegten Erkundungsarbeiten durchgeführt.

Detaillierte Bodenuntersuchung:

In detaillierten Bodenuntersuchungen werden Bohrungen, Probenahmen und Tests durchgeführt, um die technischen Eigenschaften des Bodens zu erhalten.

Versuchsgruben:

Testgruben können für alle Arten von Böden verwendet werden. Dies ist die kostengünstigste Art der Erkundung von Standorten und erfordert keine spezielle Ausrüstung. Bei dieser Methode wird eine Grube manuell ausgehoben und der Boden im natürlichen Zustand untersucht. Sowohl gestörte als auch ungestörte Proben können bequem entnommen werden. Testgruben sind nur für die Erkundung geringer Tiefen geeignet.

Bohrmethode:

Es gibt folgende Arten von Bohrungen:

(i) Bohrer langweilig

(ii) Waschen langweilig

(iii) Rotationsbohren

(iv) Perkussion langweilig

(i) Bohrer langweilig:

Die Bodenschnecke ist ein Gerät, das beim Vorschieben eines Bohrlochs in den Boden hilft. Hierbei werden kohäsive und andere weiche Böden über dem Wasserspiegel verwendet. Handbetätigte Schnecken werden bis zu einer maximalen Tiefe von 10 m und kraftbetriebene Schnecken für größere Tiefen eingesetzt.

Das Bohren erfolgt durch Eindrücken der Schnecke in den Boden und Drehen mit dem Griff oben. Sobald die Schnecke mit Erde gefüllt ist, wird sie herausgenommen und die Klingen von Erde befreit. Erhaltene Proben sind gestörte Proben.

(ii) Waschbohren:

Abbildung 10.2 zeigt die Anordnung zum Waschen. Es ist eine schnelle und einfache Methode zum Vorschieben von Löchern in Böden. Beim Waschbohren wird das Loch durch eine Förderschnecke bis zu einer geringen Tiefe vorgerückt, und dann wird ein Mantelrohr in den Boden getrieben, um zu verhindern, dass die Seiten des Bohrlochs nachgeben. Das Bohren wird fortgesetzt, indem ein am Ende eines Hohlbohrers befestigter Schneidmeißel verwendet wird Stange. Wasser wird unter Druck durch die Bohrstange gedrückt, die abwechselnd angehoben und abgesenkt und auch gedreht wird.

Durch seine Spritz- und Hackwirkung wird der Boden gelockert. Der gelöste Boden wird in Form von Bodenwassersuspension durch den ringförmigen Raum zwischen der Bohrstange und dem Gehäuse auf die Bodenoberfläche gedrückt. Der suspendierte Boden setzt sich in der Wanne ab und das Wasser fließt in den Sumpf, der zur Zirkulation verwendet wird. Die Änderung der Bodenschichtung kann aus der Geschwindigkeit und der Farbe des Waschwassers abgeleitet werden.

(iii) Drehbohrung:

Die Drehbohrung wird nur dann für Bodenuntersuchungen verwendet, wenn in schwierigen Formationen mit Felsbrocken und gebrochenem Fels oder wassergetrocknetem Sand tiefe Bohrungen erforderlich sind. Bei diesem Verfahren wird ein Schneidmeißel oder ein Kernrohr mit einem am unteren Ende der Bohrstangen angebrachten Bohrmeißel durch eine Kraftanlage gedreht. Der Bit schneidet, zerkleinert und mahlt das Material in kleine Stücke. Das Material wird dann durch Pumpen von Wasser oder Bohrschlamm durch die hohle Bohrstange entnommen. Wenn Bohrschlamm verwendet wird, ist für das Loch kein Gehäuse erforderlich. Abbildung 10.3 zeigt die Einstellung der Drehbohrung.

(iv) Perkussion langweilig:

Bei diesem Verfahren wird der Boden durch wiederholte Schläge eines schweren Bohrmeißels verringert. Das Bit wird das Abwanderbit genannt. Der Meißel ist am Ende einer Bohrstange befestigt und wird abwechselnd in das Bohrloch gehoben und fallengelassen. Wasser wird hinzugefügt, um das Brechen des Bodens zu erleichtern. Die am Boden des Lochs gebildete Aufschlämmung wird mittels Rohrpumpen oder Sandpumpen entfernt. Diese Methode eignet sich zum Bohren in Felsen und harten Böden.

Proben, die aus Versuchsgruben oder Bohrlöchern entnommen werden können, sind hauptsächlich zwei Typen:

(i) gestörte Probe:

Bei einer gestörten Probe handelt es sich um eine Probe, bei der die Bodenstruktur signifikant oder vollständig gestört ist und der Feuchtigkeitsgehalt auch vom in-situ-Wert abweichen kann. Die Korngrößenverteilung von In-situ-Boden bleibt erhalten. Diese Proben werden für Identifizierungs- und Einstufungstests benötigt.

(ii) ungestörte Probe:

Bei einer ungestörten Probe handelt es sich um eine Probe, bei der die tatsächliche Struktur und der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens so gut wie möglich erhalten bleiben. Diese Proben sind für Scherfestigkeits-, Permeabilitäts- und Konsolidierungstests erforderlich.

Probenahme aus Testgruben:

Blockproben werden aus Testgruben erhalten. Blockproben sind handgeschnittene Proben und werden aus Lehmboden gewonnen. Eine Blockprobe wird sorgfältig geschnitten und eine Holzkiste wird um die hervorstehende Probe gehalten. Die Probe wird dann unten mit Messer geschnitten und mit der Holzkiste auf den Kopf gestellt. Die Probe wird dann mit einem Deckel abgedeckt und mit Wachs oder Fett versiegelt.

Probenahme in Bohrlöchern :

Aus Bohrlöchern werden mit Dünnwand-Probenehmern ungestörte Proben gewonnen.

Es werden zwei Arten von dünnwandigen Probenehmern verwendet:

(a) Öffnen Sie Laufwerksammler

(b) Kolbenprobennehmer

(a) Open Drive Sampler:

Ein offener Antriebssammler besteht aus einem dünnwandigen Rohr mit einer harten Schneidkante, das mit einem Probenahmekopf verbunden ist. Der Probenahmekopf besteht aus einem Kugelhahn und Anschlüssen, durch die Wasser oder Luft leicht aus dem Probenröhrchen entweichen kann. Diese Proben werden bis zur erforderlichen Tiefe in den Boden gedrückt oder getrieben und anschließend durch Verdrehen der Bohrstange abgeschert. Der Probenehmer wird zusammen mit der Probe aus dem Loch genommen und das Röhrchen aus dem Probenahmekopf entnommen. Die beiden Enden des Rohrs werden dann mit Fett oder geschmolzenem Wachs versiegelt.

(b) Kolbenprobenehmer:

Kolbenprobennehmer werden verwendet, um ungestörte Proben guter Qualität aus weichem Ton, Schlick und schluffigem Sand mit etwas Kohäsion zu erhalten. Es besteht aus einem dünnwandigen Rohr, das mit einem Kolben versehen ist, der das Ende des Probenahmerohrs verschließt, bis der Apparat auf den Boden des Bohrlochs abgesenkt wird. Der Kolben verhindert, dass der weiche Boden schnell in das Röhrchen quetscht und so die Verformung der Probe beseitigt.

Beim Absenken des Probenehmers in das Loch wird der Kolben näher am unteren Ende des Probenehmers gehalten. Nach Erreichen der gewünschten Tiefe wird die Kolbenstange geklemmt und das Probenahmerohr in den Boden nach unten geschoben. Der Probennehmer wird dann aus der Bohrung gezogen, wobei sich die Kolbenstange in der Klemmstellung befindet. Während des Rückzugs! Von dem Probenehmer verhindert der Kolben, dass Wasserdruck auf die Oberseite der Probe wirkt, und erhöht dadurch die Rückgewinnungsmöglichkeiten.

(a) Innenabstand

C _i = D _{s -} D _e / D _e

= 1-3%

Der Innendurchmesser des Schneidschuhs sollte etwas kleiner als der des Probenahmerohrs gehalten werden. Dies trägt zur elastischen Ausdehnung des Bodens bei, wenn er in das Probenahmeröhrchen eintritt, und verringert den Reibungswiderstand der Probe von der Rohrwand.

b) Äußere Freigabe

C ₀ = D _{W -} D _t / D _t = 2-3%

Der Außendurchmesser des Schneidschuhs sollte etwas größer sein als der Außendurchmesser des Entnahmeröhrchens. Dieser Abstand ist vorgesehen, um die Antriebskraft zu reduzieren. Dies erleichtert auch den Rückzug des Probenehmers vom Boden

(c) Flächenverhältnis

Ar = D ² _w - D ² _e / D ² _e 100%

Dies ist die Menge an Boden, die verdrängt wird, wenn ein Probennehmer in den Boden gedrückt wird. Das Flächenverhältnis sollte so gering wie möglich gehalten werden.

Für steife Formation a _r > 20%

Für weiche Böden gilt a _r = 10% oder weniger

woher

D _s = Innendurchmesser des Entnahmeröhrchens

D _t = Außendurchmesser des Entnahmeröhrchens

D _e = Innendurchmesser des Schneidschuhs

D _w = Außendurchmesser des Schneidschuhs

Probenwiederherstellungsrate:

Es ist das Verhältnis der Länge der im Probenehmer zurückgehaltenen Probe zur Eindringtiefe des Probenehmers. Es ist ein wichtiges Maß für Störungen im Boden während der Probenahme.

Wiederfindungsverhältnis = Länge der in der Probe enthaltenen Probe / Eindringtiefe

Für eine perfekte, ungestörte Probe sollte das Wiederherstellungsverhältnis gleich oder etwas weniger als 1, 0 sein.

Aufbewahrung von Proben:

Beim Entnehmen des Probenehmers aus den Bohrlöchern werden die Probenahmeröhrchen entfernt und an beiden Enden mit Paraffinwachs oder Vaseline verschlossen. Die Siegelstärke sollte nicht weniger als 25 mm betragen.

Die Probenahmeröhrchen werden dann mit folgenden Informationen versehen:

(i) Name des Projekts

(ii) Anzahl der Bohrungen

(iii) Probentiefe

(iv) Datum der Probenahme

Während die Probenentnahmeröhrchen vor Ort vor direkter Sonneneinstrahlung, Stößen usw. geschützt sind, werden die Probenentnahmeröhrchen so schnell wie möglich ins Labor gebracht und in einem feuchten Raum aufbewahrt, um den natürlichen Wassergehalt der Proben zu erhalten.

Einfluss des Bodenzustandes auf das Explorationsprogramm:

Die Kenntnis des Untergrundzustandes des Projektstandortes für einen geotechnischen verantwortlichen Ingenieur ist sehr wichtig, da diese einen großen Einfluss auf die Planung des Erkundungsprogramms haben.

(i) Wenn die Bodenbedingungen bekannt sind, können die Kosten und die Arbeit des Erkundungsprogramms reduziert werden.

(ii) Wenn die Bodenschichten gleichförmig sind, können Anzahl und Tiefe der Bohrung reduziert werden, was die relativen Kosten für Standortuntersuchungen verringert.

(iii) Je nach Bodentyp wird die Methode der Bodenuntersuchung festgelegt.

Zum Beispiel:

In Lehmboden eignen sich offene Testgruben für die flache Erkundung, und das Bohren eignet sich für die tiefe Erkundung. In felsigen Böden wird das Rotations- oder Schlagbohrverfahren angewendet.

(iv) Wenn der Grundwasserspiegel hoch ist, können Probiergruben Schwierigkeiten bei der Entnahme von Sandboden haben, und der Wasserspiegel ist für die Entnahme von Proben zu senken. Die Bohrmethode wird für die Entnahme von Proben unterhalb des Wassertisches bei sandigen Böden verwendet.

(v) Wenn der Boden um das Bohrloch nicht selbsttragend ist, muss das Mantelrohr zur Unterstützung des Bodens verwendet werden.

Möglichkeit der Fehleinschätzung der Bodenbeschaffenheit:

Die Untergrunduntersuchung ist immer eine schwierige Aufgabe. Wir untersuchen die Bedingungen unter der Oberfläche mithilfe von Bohrungen und anderen Methoden und gewinnen Proben für Tests und Bewertungen, aber selbst eine sehr detaillierte Untersuchung deckt einen kleinen Bruchteil des Bodens und Gesteins unter dem Standort ab.

Wir haben keine Ahnung von Bodenzustand zwischen den Bohrlöchern und müssen uns auf die Interpolation in Verbindung mit dem Wissen über Bodendepositionsprozesse verlassen. Selbst nach Bodenuntersuchungen sind wir uns nie sicher, ob die gesammelten Proben wirklich repräsentativ sind oder nicht, und daher besteht die Möglichkeit einer falschen Beurteilung des Bodens.

Abbildung 10.6 verlangsamt zwei Bodenschichten. Die oberste Schicht besteht aus steifem Ton und die untere Schicht aus weichem Ton. Der Belastungstest wird in der Nähe der Bodenoberfläche durchgeführt und misst nur die Eigenschaften von steifem Ton, nicht jedoch die Beschaffenheit von weichem Ton.

Die Wirkung der tatsächlichen Belastung auf den Aufbau des Bodens reicht bis zu dem weichen Boden, der stark komprimierbar ist und zu Versagen führt.

Bei der Bodenuntersuchung wird manchmal ein großer Mutiger als Gesteinsbett falsch eingeschätzt, und die Konstruktion eines Bauwerks wird so gestaltet, dass es sich auf einem Fels abstützt. Dies kann zu einer Katastrophe führen. Durch die Bodenuntersuchung wird die Dicke der über den Sandschichten liegenden Tonschicht bestimmt und das Fundament entsprechend gestaltet. Unter der Tonschicht eingeschlossenes Wasser wird nicht berücksichtigt.

Diese Fehleinschätzung kann dazu führen, dass das Fundament aufgrund der Entwicklung eines übermäßigen Wasserdrucks versagt, wenn der Boden belastet wird. Wenn ein geotechnischer Ingenieur den Kalkstein nicht erkennt, der unter dem zusammenhängenden Boden liegt, wird darüber gebaut. Mit der Konstruktion und dem Grundwasserfluss wird im Kalkstein ein Hohlraum gebildet. Dieser Hohlraum nimmt weiter zu und führt schließlich zum Versagen der Struktur (Abbildung 10.7).

Einfluss der Größe des Projekts und der Art der Struktur auf das Explorationsprogramm:

Die Größe des Projekts und die Art der Struktur haben einen großen Einfluss auf das Erkundungsprogramm. Bei kleinen Bauten ist nur eine allgemeine oder vorläufige Exploration ausreichend. Das Hauptziel der vorläufigen Erkundung besteht darin, sich mit geringen Kosten eine ungefähre Vorstellung des Unterbodens zu verschaffen. Es werden nur wenige Bohrungen, Testgruben und Durchdringungstests für die allgemeine Erkundung durchgeführt. Gestörte Proben werden im Labor getestet, um die physikalischen Eigenschaften des Bodens zu bestimmen.

Wenn die Größe des Projekts groß ist und die Struktur stark ist, wird die detaillierte Erkundung durchgeführt. Die Kosten einer detaillierten Exploration sind weitaus höher als die allgemeine Exploration. In detaillierten Explorationszahlen werden Bohrungszahlen getestet. Die Bohrtiefe beträgt mindestens 1, 5 bis 2 B, wobei B die Fundamentbreite ist. Im Labor werden ungestörte Proben getestet, um die technischen Eigenschaften wie Scherfestigkeit, Permeabilität, Kompressibilität usw. zu bestimmen. Anzahl der Feldtests wie Plattenlasttests, Standard Es werden Penetrationstests, Schaufeltests usw. durchgeführt.

Tabelle 10.2: Grobe Richtlinien für die Bohrungstiefe von Gebäuden im flachen Fundament (Sowers, 1979)

(i) Für Gebäude:

Auf einheitlichen Böden sollten mindestens drei Bohrungen, nicht in einer Linie, für kleine Gebäude und mindestens fünf Bohrungen an jeder Ecke und eine in der Mitte für große Gebäude ausgeführt werden (siehe Abbildung 10.8). Soweit möglich, sollten die Bohrlöcher für die vorgeschlagenen Fundamente geschlossen, jedoch außerhalb ihrer Umrisse gebohrt werden.

(ii) Für Straßen:

Die Bohrung sollte normalerweise entlang der vorgeschlagenen Mittellinie der Straße liegen (siehe Abbildung 10.9).

(iii) Für Flughäfen:

Bohrungen sollten entlang der vorgeschlagenen Mittellinie und an jeder Kante jeder Landebahn liegen.

(iv) Für Muttertiere:

Die Bohrung sollte entlang der stromaufwärtigen Seite über einem oder beiden Widerlager liegen.

Tiefe:

Die Erkundung sollte sich unter alle Schichten erstrecken, die zu erheblichen Ansiedlungen beitragen könnten oder die unzureichende Scherfestigkeit für die Unterstützung der Gründung haben könnten.

Abstand:

Der Abstand der Erkundung hängt von der Natur und dem Zustand des Bodens, der Natur und der Größe des Projekts ab. Bei gleichmäßigem Boden kann der Abstand der Erkundung (Bohrung) 30 m bis 100 m oder mehr betragen, und bei sehr unregelmäßigen Bodenzuständen kann ein Abstand von 10 m oder weniger erforderlich sein.

Tabelle 10.2: gibt eine ungefähre Vorstellung über den erforderlichen Bohrungsabstand für verschiedene Arten von Projekten:

Richtlinien für die Tiefe der Bohrung :

(i) Mindestens eine Bohrung sollte sich bis zum 1, 5- bis 2-fachen der voraussichtlich größten Fundamentgröße erstrecken (siehe Abbildung 10.10).

(ii) Die Bohrlöcher sollten mindestens bis zu einer Tiefe gebohrt werden, ab der die Zunahme der Belastung aufgrund der Fundamentbelastung nicht signifikant ist.

(iii) Wo immer möglich, muss mindestens eine Bohrung bis zur Höhe von festem Fels gebohrt werden.

(iv) Wenn das Fundament auf festes Gestein herabgestuft wird, muss mindestens 3 m in das Gestein gebohrt werden, um zu bestätigen, dass es sich um Festgestein und nicht um einen großen Felsbrocken handelt.

(v) Die Erkundungstiefe liegt im Bereich von 4 bis 5 m für den Bau von Flughäfen und Autobahnen.

Standarddurchdringungstest (SPT):

Der Standard-Penetrationstest (SPT) ist der am häufigsten verwendete In-Situ-Test für die Untersuchung von Oberflächen. In SPT wird ein Spaltlöffel-Probenehmer durch leichte Schläge mit einem 65 kg schweren Fallhammer auf die Oberseite der Bohrstange in einen Abstand von 15 cm eingeführt. Die Bohrstange ist an der Oberseite des Spaltlöffelsammlers angeschlossen.

Nach dem ersten Eindringen von 15 cm des Probenehmers kann der Fallhammer aus einer Höhe von 75 cm fallen, und die Anzahl der Schläge, die für ein Eindringen des Probenehmers von 30 cm erforderlich sind, wird aufgezeichnet. Diese Anzahl von Schlägen wird als N-Wert oder Durchdringungszahl bezeichnet. Bei dieser Methode wird die Antriebsenergie durch das Versagen des Fallgewichtes geliefert. Daher handelt es sich im Wesentlichen um eine dynamisch klingende Methode.

Das detaillierte Verfahren von SPT ist wie folgt:

Gerät erforderlich:

(i) Geteilter Löffelprobenehmer:

Es hat einen Außendurchmesser von 50 mm, einen Innendurchmesser von 35 mm und eine minimale offene Länge (Schneide zu Entlüftung) von 600 mm. Der Kupplungskopf hat vier Entlüftungsöffnungen mit 10 mm (minimaler Durchmesser) oder einen Kugelrückschlagwert.

(ii) Antriebsanordnung:

Es besteht aus einem Stativ als Hebevorrichtung. Eines der Beine ist mit einer Leiter, einer Antriebsmasse (Hammer) von 65 kg, einer Führung für einen freien Fall der Antriebsmasse von 75 cm und einem Amboss (an der Führung befestigt) versehen. zum Übertragen des Schlags auf die Probenahmestange.

In der Regel werden vier Methoden zum Lösen des Hammers verwendet:

(a) Normales Anheben und Freigeben des Seils, das durch eine Seilrolle verläuft.

(b) Ein Stolperhammer wie der Pilcon- oder Dando-Hammer

(c) Ein Auslösemechanismus wie der japanische "Tombi".

(d) Die "Seilseilmethode", bei der das Seil am Winkenkopf schnell gelockert wird.

(iii) Verlängerungsstangen:

Diese Stangen werden verwendet, um die Antriebsenergie vom Amboss zum Sampler zu übertragen.

(iv) Bohrausrüstung:

Die Bohrausrüstung sollte ein relativ klares Loch mit einem Durchmesser von 60 bis 75 mm sein, um sicherzustellen, dass der Test in ungestörtem Boden und nicht im Materialfall durchgeführt wird. Gehäuse oder Bohrschlamm müssen möglicherweise dort verwendet werden, wo die Bohrseiten hineinfallen.

Zum Bohren von Bohrlöchern werden im Allgemeinen handbetätigte Schnecken mit einem Durchmesser von 75 mm verwendet.

Verfahren:

(1) Ein Bohrloch wird bis zur erforderlichen Tiefe gebohrt und gründlich gereinigt.

(2) Der an den Verlängerungsstangen befestigte Probennehmer wird zum Boden des Lochs abgesenkt und kann unter dem Eigengewicht ruhen.

(3) Die Antriebsbaugruppe wird dann mit der Stange verbunden, und der Probennehmer wird mit leichten Schlägen von der Antriebsmasse zu einer Sitzdurchdringung von 15 cm gefahren.

(4) Der Probennehmer wird dann durch Schläge aus einer 65 kg schweren Antriebsmasse, die aus einer Höhe von 75 cm fällt, bis zu einer zusätzlichen Durchdringung von 30 cm angetrieben. Die Anzahl der Schläge, die für eine Penetration von 30 cm erforderlich sind, wird als Standard-Penetrationswiderstand N aufgezeichnet.

(5) Der Probenehmer wird dann aus dem Loch gehoben und geöffnet. Die ungestörte Probe wird aus dem Probenehmer genommen und von beiden Seiten verschlossen.

(6) Die Prüfung wird in jeder identifizierbaren Bodenschicht oder in einem Abstand von 1, 5 m durchgeführt, je nachdem, welcher Wert kleiner ist. Gemäß IS: 2131 muss für ein Fundament der Breite B der Durchdringungstest im Abstand von 0, 75 m bis zu einer Tiefe von B vom Fuß der Unterlage und im Abstand von 1, 5 m für die Ruhetiefe bis a durchgeführt werden Tiefe von 1, 5 bis 2 B.

(7) Der gemessene N-Wert kann in manchen Fällen mehr als den tatsächlichen Wert anzeigen und muss daher korrigiert werden.

Die Standardpenetrationsbeständigkeit, dh der N-Wert, wurde von verschiedenen Untersuchern mit unterschiedlichen Bodeneigenschaften korreliert.

Einige der Zusammenhänge sind in den folgenden Tabellen angegeben:

Für kohäsiven Boden:

Korrekturen des gemessenen Standarddurchdringungswiderstandes (N)

Von verschiedenen Forschern (Tergaghi und Peck, 1948; Gibbs und Holtz, 1957, AW Skempton, 1986) wurde beobachtet, dass der Wert von N von mehreren Faktoren abhängt, wie etwa dem effektiven Überlastungsdruck, dem Eintauchen, dem Bohrlochdurchmesser und der Stablänge etc. Daher ist der beobachtete N-Wert zu korrigieren.

Die Auswirkungen und Korrekturen werden wie folgt kurz erläutert:

Auswirkung der Überlastung:

Gibbs und Holtz (1957) untersuchten experimentell die Auswirkung des Überlastungsdrucks auf den Wert von N.

Ihre Modifikation für luftgetrockneten oder feuchten Sand kann durch die folgende Beziehung dargestellt werden:

NC = N 35 / σ +7

Woher

N _c = korrigierter N-Wert für Überlastung

N = beobachteter SPT-Wert

σ = effektiver Überlastungsdruck, t / m ² (28 t / m ² nicht überschreiten)

Wirkung des Eintauchens:

Terzaghi und Peck (1948) empfahlen, wenn der Boden aus sehr feinem oder schluffigem Sand unter dem Wasserspiegel besteht, der gemessene N-Wert, wenn er größer als 15 ist, auf einen erhöhten Widerstand aufgrund eines während des Fahrens eingestellten Porenwasserdrucks korrigiert werden sollte und nicht in der Lage, sofort zu zerstreuen. Der korrigierte Wert von N, N _c ist gegeben durch

N _c = 15 + I / 2 (N-15)

Wenn sowohl die Korrektur des Abraums als auch der Eintauchkorrektur erforderlich ist, wird zuerst die Korrektur des Abraums angewendet.

Wirkung der Stablänge:

Wellengleichungsstudien (Schmertman und Palacios, 1979) zeigen, dass das theoretische Maximalverhältnis mit abnehmender Stablänge unter einer Stablänge von 10 m abnimmt. Das Gewicht oder die Steifigkeit des Stabschafts einer gegebenen Länge scheint wenig Wirkung zu haben (Brown, 1977; Matsumo bis und Matsubara, 1982).

Wirkung des Bohrlochdurchmessers:

In seiner ursprünglichen Form wurde die SPT von unten mit Waschbohrungen von 62, 5 mm oder 100 mm Durchmesser durchgeführt (Skempton, 1986). Die beste moderne Praxis hält an dieser Dimension fest. In vielen Ländern sind 150-mm-Testbohrungen üblich und sogar 200-mm-Bohrungen sind zulässig (Nixon, 1982). Der Test von relativ großen Bohrlöchern in kohäsiven Böden ist wahrscheinlich vernachlässigbar, aber in Sanden gibt es Hinweise darauf, dass es zu deutlich niedrigeren N-Werten kommen kann (Lake, 1974; Sanglerat und Sanglerat, 1982). Es wird vorgeschlagen, die Mindestkorrekturfaktoren zu berücksichtigen, die den Testeffekt bei großen Bohrlöchern berücksichtigen (Skempton, 1986), wie in Tabelle 10.7 angegeben.

Statischer Kegeldurchdringungstest (CPT):

Der statische Kegeldurchdringungstest wird normalerweise als der Kegeldurchdringungstest (CPT) bezeichnet. CPT ist ein Direktklang-Test, der eine kontinuierliche Aufzeichnung der Variation des Eindringwiderstands mit der Tiefe liefert. Bei diesem Test wird keine Probe erhalten. Es wird ein Kegel verwendet, der einen Spitzenwinkel von 60 ° und einen Gesamtdurchmesser der Basis von 35, 7 mm aufweist, was eine Querschnittsfläche von 10 cm ² ergibt.

Es besteht aus Stahl und ist spitzengehärtet. Der Kegel ist an dem unteren Ende eines Stahlstimmstabs mit einem Durchmesser von 15 mm befestigt, der durch ein Stahlmantelrohr mit gleichförmigem oder ungleichmäßigem Durchmesser verläuft. Der Außendurchmesser des Mantelrohrs entspricht dem Kegeldurchmesser. Der Kegel wird manuell oder unter Verwendung eines hydraulisch betriebenen Antriebsmechanismus in den Boden gedrückt. Um den Kegelwiderstand q _{c zu erhalten}, wird der Kegel allein mit einer Geschwindigkeit von 2 cm / s über eine Tiefe von jeweils 4 cm vertikal geschoben.

Der zum Drücken erforderliche Druck wird als q _c aufgezeichnet. Das äußere Mantelrohr wird dann bis zur Höhe des Kegels gedrückt. Der Widerstand aufgrund der Reibung am Mantelrohr wird dann separat gemessen. Die Kegelwiderstandsänderung mit der Tiefe wird dann aufgezeichnet, um die verschiedenen Schichten zu identifizieren.

Im letzten Jahr wurde das statische Konuspenetrometer um den Piezokonus erweitert. Das Piezoncon-Penetrometer misst gleichzeitig den Konuswiderstand, die Seitenreibung und den Porenwasserdruck, wenn der Konus im Boden vorgerückt wird. Das Piezocone-Penetrometer (CPTU) ermöglicht eine zuverlässigere Bestimmung der Schichtung und des Bodentyps als ein Standard-CPT.

Das CPT hat drei Hauptanwendungen:

1. Bestimmung der Untergrundschicht und Ermittlung der vorhandenen Materialien.

2. Geotechnische Parameter schätzen.

3. Bereitstellung von Ergebnissen für das direkte geotechnische Design.

Für feinkörnige Böden als Ton kann die vorläufige nicht trainierte Scherfestigkeit ( _Cu ) geschätzt werden aus:

Cu = q _c / N _k

woher

q _c = gemessener Kegelwiderstand

_Nk = 17 bis 18 für normal konsolidierte Tone oder

20 für überkonsolidierte Tone.

Tabelle 10.8: Korrelation zwischen Kegeldurchdringungstest und SPT

Dynamischer Kegelpenetrationstest (Dcpt):

DCPT ist ähnlich wie SPT, außer dass für DCPT kein Bohrloch vorhanden ist. Dieser Test wird durchgeführt, indem ein Standard-Kegel von 60 °, der an einer Reihe von Bohrstangen befestigt ist, durch Schläge mit einem 65 kg schweren Hammer aus einer Höhe von 75 cm in den Boden gerammt wird. Die Anzahl der Schläge pro 30 cm Durchdringung des Kegels wird aufgezeichnet.

Die Anzahl der Schläge, die für ein Eindringen des Kegels von 30 cm erforderlich sind, wird als Kegelwiderstand bezeichnet, N _c

DCPT wird auf zwei Arten durchgeführt:

(i) Verwendung eines 50 mm-Kegels ohne Benetonit-Aufschlämmung (IS-4968, Teil I)

(ii) Verwendung eines 62, 5 mm-Kegels mit Bentonitaufschlämmung (IS-4968, Teil II)

Bei einem Konus mit einem Durchmesser von 50 mm ohne Bentonit-Aufschlämmung wird der Konus an der Treibstange (A-Stange) befestigt. Der Hammerkopf ist mit dem A-Stab mit dem anderen Ende der A-Stange verbunden und eine 150 cm lange Führungsstange ist mit dem Hammerkopf verbunden. Diese Anordnung wird vertikal gehalten, wobei der Kegel an der zu prüfenden Stelle senkrecht auf dem Boden ruht. Der Kegel wird dann durch den Hammertropfen angetrieben und der Antrieb wird fortgesetzt, bis der Kegel die erforderliche Tiefe erreicht.

Für 62, 5 mm-Kegel mit Bentonit-Aufschlämmung sollte der Aufbau Vorkehrungen zum Umwälzen der Aufschlämmung haben, so dass die Reibung an der Treibstange beseitigt wird.

Der N _c -Wert von DCPT und der N-Wert von SPT können verglichen werden, und es kann eine ungefähre Korrelation für den Standort hergestellt werden. Mit Hilfe dieser Korrelationen können die Daten von DCPT an anderen Standorten auf den Wert von N hergeleitet werden. Diese Art von Arbeit ist für kleine Strukturen ausreichend und für die Voruntersuchung für ausgedehnte Standorte nützlich.

Grundwasserstandmessung:

Das Vorhandensein von Wasser in den Bodenporen hat einen sehr großen Einfluss auf das Konstruktionsverhalten des Bodens. Daher ist die Bestimmung des Grundwasserspiegels und seiner Schwankungen ein wichtiger Bestandteil jeder Standorterkundung. Die Messung des Grundwasserspiegels ist an den Stellen wichtiger, an denen tiefe Ausführungen ausgeführt werden sollen.

Bedeutung der Grundwasserstandsmessung:

(i) Der Grundwasserstand ist ein Indikator für die Art des Bodens und seine Durchlässigkeit.

(ii) In wassergefüllten Gebieten ist Entwässerung für die Bodenuntersuchung erforderlich. Die Messung des Grundwasserspiegels ermöglicht es dem geotechnischen Ingenieur, über die Art der Entwässerungseinheiten zu entscheiden, die für den Standort erforderlich sind.

(iii) Der Grundwasserstand beeinflusst viele wichtige Phasen bei der Planung und Errichtung von Fundamenten. Es muss also in jedem Projekt genau gemessen werden.

Einflussfaktoren auf den Grundwasserstand:

Folgende Faktoren beeinflussen den Grundwasserspiegel:

(i) Bodenart

(ii) Wetterbedingungen

(iii) Entwässerungsbedingungen benachbarter Gebiete

(iv) Jahreszeiten

Methoden der Grundwasserstandsmessung :

Die Methode zur Messung des Grundwasserspiegels in einem Bohrloch hängt von der Durchlässigkeit des Bodens ab.

Für durchlässige Böden (Sand, Kies usw.):

Da die Durchlässigkeit früherer Böden wie Sand, Kies usw. größer ist; Wasser steigt in kurzer Zeit in einem Bohrloch auf sein Endniveau. Der endgültige Wasserstand im Bohrloch ist ein Indikator für den Wasserspiegel in der Region.

Der Wasserstand in einem Bohrloch in solchen Böden wird nach wenigen Minuten des Bohrens durch Absenken eines mit Kreide beschichteten Stahlbandes gemessen. In Sand und Kies reichen 30 bis 45 Minuten, um den Wasserstand zu stabilisieren.

Für undurchlässige Böden (Schluff, Ton usw.):

Da die Durchlässigkeit von undurchlässigen Böden geringer ist, dauert das Grundwasser mehr als 2 Stunden oder mehrere Tage, bis es in einem Bohrloch seinen endgültigen Stand erreicht. Wenn der Grundwasserspiegel über einen langen Zeitraum gemessen werden muss, ist es eine genaue Methode, eine Reihe von Standrohren oder Piezometern in Bohrungen zu installieren.

Ein einfaches Standrohr besteht aus einem PVC-Rohr mit Perforationen am unteren Ende und ist entlang des perforierten Abschnitts mit einem körnigen Filter gefüllt (siehe Abbildung 10.12). Das Bohrloch wird dann mit Sand oder Kies gefüllt, über dem eine Puddel-Lehmdichtung angebracht ist. Bei unregelmäßigen Grundwasserbedingungen wird ein hydraulisches Piezometer zur Messung des Grundwasserstandes installiert.

Bodenuntersuchungsbericht:

Der Bodenuntersuchungsbericht ist das Abschlussdokument der Bodenuntersuchung, das wichtige Informationen für den Planer enthält. Der Bericht muss so erstellt werden, dass der Leser ein vollständiges Bild des Untergrundzustands der Website erhalten kann.

Ein guter Bodenbericht sollte Folgendes enthalten:

1. Einleitung

2. Bohrloch

3. Untersuchungsmethode

4. Labortestergebnisse

5. Analyse der Ergebnisse

6. Empfehlungen.

Die Informationen, die in den Einleitungsteil des Bodenberichts aufgenommen werden sollen, sind:

(i) Art und Umfang der Bodenuntersuchung

(ii) Ein Lageplan des Standorts, der die Bohrlochpositionen, den Ort anderer Feldtests usw. zeigt.

(iii) Die verschiedenen Tests, die im Feld und im Labor durchgeführt wurden.

Das Bohrlochprotokoll sollte die folgenden Informationen enthalten:

(i) Bohrnummer und Art der Bohrung

(ii) Start- und Fertigstellungstermine der Bohrung

(iii) Durchmesser der Bohrung

Die anderen Daten der Bohrungsprotokolle sind in Tabellenform dargestellt und zeigen:

(i) Das Bodenprofil zeigt die Dicke verschiedener Schichten

(ii) Beschreibung der verschiedenen Bodenschichten

(iii) Grundwasserstand

(iv) Tiefe und Dicke der Proben

Ein typischer Bohrsatz (gemäß IS: 1892) ist in Abbildung 10.13 dargestellt. Bei der Untersuchungsmethode ist der Grund für die Wahl einer bestimmten Methode für den Feldtest zu nennen. Die Details der Ergebnisse der Feldversuche werden in diesem Abschnitt des Bodenberichts dargestellt.

Laboruntersuchungsergebnisse werden in Form von Tabellen und Grafiken dargestellt. Wichtige Details zu Labortestverfahren sind enthalten. Jedes spezielle Verfahren, das für diese Untersuchung angewendet wird, wird ausführlich erläutert.

Die Daten aus Feldversuchen und Labortests werden analysiert. Korrelationen zwischen verschiedenen Testdaten werden hergestellt. Der Bereich der Auslegungsparameter und deren Durchschnittswerte sollten identifiziert werden.

Die Empfehlungen in diesem Bericht beziehen sich im Allgemeinen auf die Art der Stiftungen und deren Gestaltung, sofern der Umfang dies zulässt.