Geotechnisch onderzoek Frank Theys Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw Contact: ir. Frank THEYS Onderzoeker – Technologisch adviseur Geotechniek - Milieu Centre de recherches routières 02 766 03 20 [email protected] Geotechnisch onderzoek ? Wat hebben we nodig van informatie over de grond om de wegstructuur te kunnen ontwerpen en dimensioneren ? Beter voorkomen dan genezen! Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Welke informatie over grond ? Wegstructuur Verharding Fundering Onderfundering Aanwezige grond - M1 > 110 MPa M1 > 35 MPa M1 > 17 MPa draagvermogen (M1, gemeten door plaatproef) doorlatendheid niveau van grondwatertafel vorstweerstand (weerstand tegen opvriezen) Welke informatie over grond ? Dit draagvermogen moet gekend zijn - op het moment van de uitvoering én gedurende de levensduur van de weg Máár is geen constante want afhankelijk van het watergehalte en het type van grond Daarom moet ook - - de grondsoort bepaald worden door middel van de nodige onderkennings- en karakterisatieproeven het watergehalte bepaald worden het niveau van de grondwatertafel bepaald worden (ook over een langere tijdsperiode) Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Welke informatie over grond ? Doorlatendheid: Kan gemeten worden in-situ maar is zeer omslachtig en duur inschatten aan de hand van identificatieproeven. Weerstand tegen opvriezen: Inschatten aan de hand van de korrelverdeling Onderkenningsproeven Plaatproef In de wegenbouw wordt de Belgische plaatproef als referentie gebruikt voor het bepalen van het draagvermogen. Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Onderkenningsproeven Plaatproef: metingen Onderkenningsproeven Plaatproef: metingen Meetmethode MN 40/78 Gratis te downloaden op site www.ocw.be Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Onderkenningsproeven Slagsonde Deze plaatproef is moeilijk uit te voeren bij een vooronderzoek alternatieve geotechnische proeven voor het inschatten van dit draagvermogen zijn vereist Slagsonde: M 10 kg 1m 2kg 50cm A 5cm 2 60° Onderkenningsproeven Slagsonde Resultaten worden uitgedrukt in indringing (mm) per slag, gemeten over 10 cm Toepassingsbeperkingen: niet in steenhoudende of steenrijke grond max. 2 m diepte per proef in droge grond (niet onder het grondwaterpeil) Richtwaarde voor de indringing/slag: Ongeveer 12 mm/slag Te interpreteren in funktie van type grond, watergehalte en grondwaterstand Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Indringing (mm/slag) Onderkenningsproeven PANDA-slagsonde PANDA- slagsonde: Een reeks staven met een diameter van 14 mm en een punt van 2 cm² of 4 cm² wordt met een heihamer ingeslagen. De impactsnelheid en de indringing worden bij elke slag geregistreerd. Met behulp van een heiformule (hier de Hollandse formule) wordt de puntweerstand als functie van de diepte verkregen Onderkenningsproeven PANDA-slagsonde Resultaten worden uitgedrukt als een puntweerstand qd in MPa Toepassingsbeperkingen en –voordelen: niet in steenhoudende of steenrijke grond maximale diepte tot zo’n 6 m laat beter toe van eventuele gelaagdheid van de grond te herkennen punt van 4 cm² laat toe te meten zonder zijdelingse wrijving op stangen iets minder robust dan gewone slagsonde Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Onderkenningsproeven PANDA-slagsonde De resultaten worden automatisch geregistreerd en kunnen worden doorgegeven aan een microcomputer, om sondeerdiagrammen op te maken. Richtwaarde voor de puntweerstand: ongeveer 5 MPa Te interpreteren in funktie van type grond, watergehalte en grondwaterstand Onderkenningsproeven Vergelijking slagsonde - PANDA Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Onderkenningsproeven Monsterontname Om de nodige identificatieproeven te kunnen doen op de grond moeten er grondmonsters genomen worden in de diepte. Handboringen: + + - Snel Goedkoop Mogelijke grondmenging Enkel mogelijk in stabiel boorgat (dus meestal niet onder water) Onderkenningsproeven Monsterontname Gutsboringen: - Minder snel - Duurder + Geeft nauwkeurig beeld van de gelaagdheid van de grond + Kan ook beperkt in minder stabiele en nattere gronden (soms ook onder water) Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Onderkenningsproeven Monsterontname Eventueel kunnen de boringen vervangen worden door het uitvoeren van een verkenningsput met een graafmachine Onderkenningsproeven Grondidentificatie Op deze grondmonsters kunnen we dan volgende identificatieproeven doen: de korrelverdeling de plasticiteitsindex ܫ de methyleenblauwwaarde MB het watergehalte Met de korrelverdeling en de ܫ en/of MB kunnen we de gronden identificeren: Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Zand heeft hoofdzakelijk korrels met een grootte van 0,063 mm tot 6,3 mm Leem hoofdzakelijk tussen 0,002 mm en 0,063 mm Klei hoofdzakelijk kleiner dan 0,002 mm Onderkenningsproeven Grondidentificatie We kunnen de grond classificeren volgens de Belgische classificatie, bijv. deze van het standaardbestek 250. Deze classificatie steunt op de waarde van de ܫ en het relatieve aandeel van de volgende zeven fracties in de korrelverdeling: (met d = diameter van de fracties I, II en IIa of de maaswijdte van de zeven voor de fracties III, IV, V en VI) fractie fractie fractie fractie fractie fractie fractie I II IIa III IV V VI : : : : : : : d 0,002 mm; < d 0,063 mm; < d 0,020 mm; < d 0,200 mm; <d 2,0 mm; < d 20,0 mm; < d 100,0 mm. 0,002 mm 0,002 mm 0,063 mm 0,200 mm 2,0 mm 20,0 mm Onderkenningsproeven Grondidentificatie II IIa III IV 10 80 20 70 30 60 40 50 50 40 60 30 70 20 80 10 90 0 100 Monster nr. 0,002 0,020 Natuur 1 KLEI 2 LEEM 3 FIJN ZAND 0,060 >VI VI 0,200 V Opmerking : nm = niet meetbaar Geotechnisch onderzoek VI 90 I. S. O. R 20 Fr. Theys V IV III 2,000 II I L rest in % doorval in % I 20,00 P I P Org. Ca ZE ZEZ mat. 4 7 43 46 32 52 25 27 1 10 67 22 34 27 18 9 32 60 5 3 1 nmnmnm Onderkenningsproeven Grondidentificatie IP Korrelverdeling Ip > 25 - Zandhoudende klei 15 Ip 25 III + IV + V > 50 % Leemhoudende klei 5 Ip 25 Benaming Klei Leem of Kleihoudend zand Leemhoudend zand Weinig kleihoudend zand 15 Ip 25 5 Ip 15 5 Ip 15 5 Ip 15 en III + IV + V < 50 % II < 50 % en II 50 % III + IV + V < 50 % en III + IV + V > 50 % I > IIa en III + IV + V < 50 % I < IIa Ip < 5 I > IIa IP Korrelverdeling Onderkenningsproeven Grondidentificatie Benaming Ip < 5 I < IIa Fijn zand niet plastisch III > 50 % Middelfijn zand niet plastisch Weinig leemhoudend zand Grof zand niet plastisch III + IV > 50 % III < 50 % IV < 50 % IV 50 % Fijn-rolgrindhoudende en fijn-steenhoudende grond niet plastisch V 50 % Middelgrof-rolgrindhoudende en middelgrof-steenhoudende grond niet plastisch VIa 50 % en en Grof-rolgrindhoudende en grof-steenhoudende grond Fr. Theys Geotechnisch onderzoek niet plastisch en VIa < 50 % VI 50 % Onderkenningsproeven Grondidentificatie, interpretatie Verschillende bemerkingen op deze classificatie: - Is niet exact hetzelfde in Vlaanderen, Brussel en Wallonië (is dus niet echt Belgisch!) - Bij lage ܫ -waarden kan dit leiden tot tegenstrijdigheden omdat de plasticiteitsindex bij lage waarden zeer onnauwkeurig kan zijn Een classificatie die geen absolute prioriteit geeft aan de ܫ en die ook de methyleenblauwwaarde MB gebruikt zou hier beter zijn. Bij lage ܫ -waarden (bijv. < 10) kan men dus niet vertrouwen enkel op de Belgische classificaties maar dient men ook naar de korrelverdeling te kijken en de MB-waarde om te oordelen of een grond al dan niet gevoelig aan water kan zijn of al dan niet voldoende doorlatend. De volgende tabel uit de OCW Praktijkgids ‘Verbetering van grond bij grondwerken en voor het baanbed’ kan daarbij een indicatie geven. Onderkenningsproeven Grondidentificatie, interpretatie Tabel uit de OCW Praktijkgids ‘Verbetering van grond bij grondwerken en voor het baanbed’ Opgepast: dit is geen officiële grondclassificatie, enkel een leidraad voor grondbehandeling en eventueel voor ontwerp van wegen bij lage Ip (< 10). Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Voorafgaandelijk grondonderzoek Samengevat dient men dus het volgende grondonderzoek uit te voeren voor het ontwerp van een wegenis: slagsondes en/of PANDA-slagsonderingen tot 1,5 à 2,0 m diepte, om de 50-100 m handboringen of gutsboringen (eventueel verkenningsputten met kraan) tot 1,5 à 2,0 m diepte met ontname van monsters minstens om de 50 cm, om de 100-200 m identificatieproeven op de genomen monsters: korrelverdeling watergehalte Ip (plasticiteitsindex) MB (methyleenblauwwaarde) boorbeschrijving op basis van gegevens boorder én de identificatieproeven (door geoloog/expert geotechniek) plaatsen van open waterstandspijpen in enkele boorgaten (met opmeten waterniveau gedurende langere tijd) (Proctor- en CBR/IPI-proeven i.f.v. watergehalte op mengmonsters per grondsoort) Nooit !: - gebruik maken van enkel boorbeschrijving van milieutechnisch onderzoek - gebruik maken van boorbeschrijving enkel op basis van gegevens boorder Voorafgaandelijk grondonderzoek Voor 1 km weg betekent dit dus: 10 à 20 slagsonderingen (in een 1ste fase om de 100 m, uit te breiden in functie van de resultaten) 5 à 10 handboringen met monsternames minstens om de 50 cm diepte 1 à 2 grondwaterstandspijpen (indien een grondwatertafel werd gevonden in de (in een 1ste fase kan men dit aantal beperken tot 5, achteraf uit te breiden in functie van de resultaten) handboringen ook door meting waterniveau in boorgat) Dit kan in 1 à 2 dagen worden uitgevoerd. bepalen watergehaltes op elk grondmonster (minstens 15 monsters) uitvoeren grondidentificaties op 5 à 10 mengmonsters (aantal en samenstelling in funktie van sonderingen en boorbeschrijving, minimaal 1 per boring) Als we beschouwen dat dit onderzoek zo’n 5 000 à 15 000 Euro kost en de aanleg van een doorsnee 2 vaksweg zo’n 500 000 à 750 000 Euro (in functie van al of niet kantstroken, trottoirs, drainage, enz.) dan lijkt die kost meer dan redelijk om later grote meerkosten te vermijden bij een onaangepast ontwerp. Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Voorafgaandelijk grondonderzoek Voorbeeld Boorbeschrijving en watergehaltes bepaald op de genomen monsters, vóór het maken van de mengmonsters Diepte Van Tot (cm) (cm) 0 20 20 50 Watergehalte (%) Omschrijving van de materialen 21,6 28,1 Grijs-zwarte fijn zandhoudende leem Grijs-bruine meer lemige grond met kleine wortels 50 90 32,2 Grijs-bruine meer lemige grond met minder wortels 90 110 140 110 140 150 24,6 21,4 23,0 Grijs-groene leem, licht fijn zandhoudend 150 160 36,5 Meer groenige leem, licht zandhoudend Zandhoudende leem die grote organische elementen (houtresten) bevat. Monsters in hun recipiënt, gebruikt om de materialen te omschrijven. Voorafgaandelijk grondonderzoek Voorbeeld Fr. Theys Geotechnisch onderzoek Voorafgaandelijk grondonderzoek Besluit: Om een goed ontwerp te maken van een wegkoffer is een voorafgaandelijk geotechnisch grondonderzoek noodzakelijk. Dit voorafgaandelijk onderzoek voor het ontwerp en dimensionering van een wegenis moet toelaten van het draagvermogen van de grond in te schatten op het moment van uitvoering en tijdens de levensduur van de weg. Hiertoe dient men goed de aard van de grond te kennen én zijn watergehalte om ook de mogelijke evolutie van dat draagvermogen in de tijd te kunnen inschatten. Om de noodzaak van een onderfundering en een eventueel drainagesysteem te kunnen inschatten dient ook nog goed het niveau van de grondwatertafel gekend te zijn (over een langere periode!). Dit grondonderzoek hoeft niet onoverkomelijk duur te zijn. Fr. Theys Geotechnisch onderzoek
© Copyright 2024 ExpyDoc
