STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT SWEDISH GEOTECHNICAL INSTITUTE
No58 SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER
REPRINTS AND PRELIMINARY REPORTS
Supplement lo the Proceedlngs and Meddelanden of the lnstltute
Trycksonderingsdag 1973
Symposium anordnat av Svenska Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
STOCKHOLM 1975
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT
SWEDISH GEOTECHNICAL INSTITUTE
No
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER
REPRINTS AND PRELIMINARY REPORTS
Supplement to the Proceedings and Meddelanden of the lnstitute
Trycksonderingsdag 1973
Symposium anordnat av Svenska Geotekniska
Foumlreningen den 5 februari 1973
STOCKHOLM 1975
FOumlRORD
Fraringn tillkomsten av geotekniska institutet (1944) upptog sondering en stor del
av dess FoU-verksamhet och i en redogoumlrelse foumlr verksamheten 1944-1948 beshy
handlas tvaring metoder den s k snabbsonderingsapparaten (foumlregaringngare till SGI
trycksond) och insitumaskinen (iskymetern)
Under det senaste decenniet har sonderingstekniken internationellt paringtagligt utshy
vecklats fraumlmst i Europa saumlrskilt vad gaumlller trycksondering Foumlr att faring en
allmaumln oumlverblick av existerande hithoumlrande metoder och deras laumlmplighet foumlr
svenska foumlrharingllanden anordnade Svenska geotekniska foumlreningen en trycksondeshy
ringsdag den 5 februari 1975 Fem huvudfoumlredrag houmllls jaumlmte tre redogoumlrelser
foumlr paringgaringende utvecklingsarbete inom svenska firmor Diskussionsavsnittet kom
att bli taumlmligen omfattande med saringvaumll foumlrberedda som spontana inlaumlgg Enligt
oumlverenskommelse skulle bidragen tryckas i SGIs serie
Ambitionen i samband med redigeringsarbetet har varit att faring med ett saring
komplett material som moumljligt samt att goumlra detta dagsaktuellt Foumlrfattarna
har daumlrfoumlr beretts tillfaumllle att komplettera sina manus Saringlunda har i naringgra fall
helt faumlrskt material kunnat inkluderas
Under mellantiden har det europeiska sonderingssymposiet ESOPT haringllits i
stockholm (5-7 juni 1974) behandlande aumlven andra typer av sondering I volym 1
ingaringr ett antal state-of-the-Art-rapporter 19 fraringn Europa och 7 fraringn laumlnder
utanfoumlr Europa I en senare volym (tvaring delar) skall generalrapporter diskusshy
sionsinlaumlgg standardiseringsfraringgor etc samt ett 70-tal uppsatser ingaring
Foumlreliggande publikation aumlr genom sin svenska inriktning att betrakta som ett
vaumlrdefullt komplement i sammanhanget
Institutet ber att faring framfoumlra ~itt tack till foumlrfattarna foumlr deras bidrag
Redigeringsarbetet har utfoumlrts av Olle Holmquist och Nils Flodin
Stockholm i mars 1975
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT
0
INNEHALL
Foumlrord
Sid
FOumlREDRAG
Svenska och utlaumlndska trycksonderingsmetoder Rune Dahlberg
1
Tolkning av trycksonderingsresultat Bengt B Broms
29
Trycksondering i friktionsmaterial - resultat av laboratoriefoumlrsoumlk illf Bergdahl
67
Anvaumlndning av trycksonderingsutrustning typ Nilcon vid grund-undersoumlkning Sven Hansbo
85
Erfarenheter fraringn trycksondering Torsten Kallstenius
99
PAringGAringENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGSUTRUSTNING I SVERIGE
Utveckling av Borros trycksonderingsutrustning samt dataregistrering av resultat fraringn faumllt- och laboratorieundersoumlkningar Arnold Haumlgby
113
Nilcons nya geotekniska faumlltutrustning Sven Nilsson
127
Geotechs akustiska penetrometer Per Jonell
137
DISKUSSIONER
Feltkompressometer og trykksondering for bestemmelse av styrke-parametre N Janbu amp K Senneset (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
143
Oumlvriga diskussionsinlaumlgg 151
SVENSKA OCH UTLAumlNDSKA TRYCKSONDERINGSMETODER
Civilingenjoumlr Rune Dahlberg KTH
Inledning
Vid genomgaringng av tillgaumlnglig litteratur om trycksondering finner man att denna
typ av sondering aumlr betydligt vanligare utomlands aumln i Sverige aumlven om intresset
haumlr hemma har oumlkat vaumlsentligt paring senare tid Variationsmoumljligheterna aumlr maringnga
baringde naumlr det gaumlller spetsens geometriska utformning och sondens funktionssaumltt i
stort Haumlr skall kort beskrivas de vanligaste svenska trycksonderingsmetoderna
samt naringgra utlaumlndska metoder vilka kan uppfattas som karakteristiska foumlr vissa
typer av trycksondering En utfoumlrlig beskrivning laumlmnas av den hollaumlndska tryckshy
sonden vilken haft stor betydelse foumlr utvecklingen av oumlvriga metoder
Trycksonderingsmetoderna kan saumlgas vara antingen av mekanisk eller av elektroshy
nisk typ
De mekaniska metoderna kan indelas i 1) saringdana med roumlrlig spets dvs metoder
daumlr spetsmotstaringndet kan saumlrskilj as fraringn mantelmotstaringndet genom att spetsen aumlr
roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret (jfr hollaumlndsk sond) och 2) saringdana med fast
spets dvs metoder daumlr endast totalmotstaringndet kan maumltas Lasten kan paringfoumlras
antingen direkt ovanfoumlr spetsen eller (vilket aumlr vanligast) via foumlrlaumlngnings staumlnger
Erforderlig nedtryckningskraft kan maumltas uppe vid markytan med manometer
eller kalibrerad maumltring
De elektroniska metoderna aumlr i allmaumlnhet avsedda foumlr direkt maumltning av spetsshy
motstaringndet antingen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare fastklistrade i spetsen
(tex typ Borra och typ Fugro) eller enligt svaumlngande straumlng-principen Maumltimshy
pulserna fraringn spetsen oumlverfoumlrs vanligtvis genom en maumltkabel till naringgot maumltshy
instrument vid markytan Utveckling av en akustisk sond foumlr traringdloumls maumltshy
ning av spetsmotstaringndet paringgaringr vid Geotech AB Denna sond beskrivs i en saumlrshy
skild artikel i denna publikation av P J onell
2
Vissa trycksonder maumlter aumlven sk lokal mantelfriktion Denna maumltning goumlrs paring
en viss (lokal) del av staringngens mantelyta vanligen omedelbart ovanfoumlr spetsshy
konen paring mekanisk eller elektronisk vaumlg Kvoten mellan lokal mantelfriktion
och spetsmotstaringnd har visat sig vara jordartsberoende vilket ger moumljlighet till
en grov jordartsbedoumlmning Denna tillaumlggsinformation aumlr av stort vaumlrde och har
starkt bidragit till det vaumlxande intresset foumlr trycksondering
Svenska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Den i Sverige hittills vanligaste trycksonderingsutrustningen har utvecklats av
Ingenjoumlrsfirma Nilcon AB Kaumlnnetecknande foumlr denna metod aumlr att spetsen med
tillhoumlrande skaft (fig 1) genom en glappkoppling aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till sondshy
staringngen i oumlvergaringngen mellan denna och spetsen Sjaumllva spetsen har formen av en
urgroumlpt fyrkantig pyramid med maximalt 10 cm2 tvaumlrsnittsyta Glappet uppgaringr
till 5 a 10 cm och utnyttjas foumlr att paring vissa nivaringer vanligtvis var eller varannan
meter bestaumlmma mantelmotstaringndets andel i totalmotstaringndet Denna maumltning tillshy
garingr saring att sondstaringngen dras upp saring mycket som glappet medger varefter den
aringter trycks ner under maumltning av erforderlig kraft Paring diagrampapperet (fig 2)
som automatiskt matas fram med 1100 av sondens neddrivningshastighet komshy
mer denna upp- och nedaringtgaringende roumlrelse av sondstaringngen att ge tvaring horisontella
linjer av vilka den undre ritas naumlr sonden avlastas och den oumlvre naumlr denna aringter
belastas Naumlr vertikalkraften i detta laumlge oumlverstiger mantelmotstaringndet trycks
sondstaringngen till kontakt med spetsen vilket ger mantelmotstaringndet Naumlr kraften
oumlkas ytterligare foumlr oumlvervinnande av spetsmotstaringndet sammanfaller de baringda
linjerna Ens k 0-linje konstrueras genom att mantelmotstaringnden paring de olika
maumltnivaringerna sammanbinds Avstaringndet fraringn denna linje till kurvan utgoumlr spetsshy
motstaringndet
Naumlr sonderingsmotstaringndet oumlverstiger stoumlrsta tillgaumlngliga nedtryckningskraft
(10-20 kN) kan ytterligare nedtraumlngning erharingllas genom att spetsen roteras vid
reducerad tryckkraft (3 a 5 kN) Om det aumlr moumljligt oumlvergaringr man paring nytt till vanshy
lig trycksondering
3
Principskiss av gjgppkoppling
Piot
~ ~ Sektion a-a A B
Fig 1 Nederdel av trycksond typ Nilcon med glappkoppling och spets i form av 11urgroumlpt 11 fyrkantig pyramid Principfigur
Lower part of the static penetrometer type Nilcon supshyplied with an axial play above the pyramidical squareshyshaped point In principle
5
10
15
20
25
4
0
Torrskorpa
Lera
Snaumlckskallager
Lera E c 0 gt
Grusf 0 E f (lJ
O C
Lerasect-0
Fin sand mycket loumlst lagrad
Lera
Sten
Lera
ISand och grus moraumln
t 3x25 varv (5 kN)
f 50 varv (5-8kN)
10 I 2s2m0 Kraft kN
Fig 2 Exempel paring automatiskt uppritat diagram fraringn trycksond typ Nilcon
Diagram automatically recorded by the Nilcon device
5
Utrustningen kan antingen foumlrankras i jorden med jordskruvar varvid neddrivshy
ningen aringstadkommes manuellt eller monteras paring traktor varvid traktorns
hydraulik utnyttjas foumlr neddrivningen och dess tyngd tjaumlnar som motharingll
Omkring 1950 utvecklades vid Statens geotekniska institut (SGI) en hydraulisk
trycksond (fig 3) Funktionssaumlttet foumlr sonden framgaringr schematiskt av fig 4
Sondstaringngen drivs ner under samtidig nedpressning och rotation Maximalt vridshy
moment uppgaringr till 250 Nm och maximal tryckkraft till 10 kN (== fordonets tyngd)
Neddrivningshastigheten aumlr ca 3 mmin Spetsen roumlrlig i foumlrharingllande till
sondstaringngen aumlr konisk med en basdiameter av 25 respektive 40 mm motsvaranshy2
de en tvaumlrsnittsarea av ca 5 respektive ca 12 5 cm Foumlrharingllandet mellan nedshy
pressningshastighet och rotationshastighet motsvarar en stigning av 15 Foumlrsoumlksshy
resultat har visat att samma foumlrharingllande gaumlller foumlr kvoten mellan neddrivningsshy
motstaringnd och vridningsmotstaringnd i mantelytan under sonderingen Vridningsmotshy
staringndet erharinglls ur uppmaumltt vridmoment Eftersom aumlven det totala sonderingsmotshy
staringndet maumlts kan spetsmotstaringndet erharingllas som skillnaden mellan totalmotstaringndet
och neddrivningsmotstaringndet i mantelytan (jfr fig 5) Denna utvaumlrdering av
spetsmotstaringndet goumlrs direkt av maskinen och uppritas som funktion av djupet
under markytan
Elektroniska metoder
Ingenj oumlrsfirma Borros AB har utvecklat en elektronisk trycksond foumlr direkt maumltshy2
ning av spetsmotstaringndet Spetsen finns i olika utfoumlranden samtliga med 10 cm
area Den aumlr utrustad med traringdtoumljningsgivare vilka genom en kabel staringr i foumlrshy
bindelse med ett registrerande maumltinstrument vid markytan (jfr fig 1-3 i artikel
av A Haumlgby i denna publikation) Maximal nedtryckningskraft uppgaringr normalt
till 40 kN Foumlr speciella foumlrharingllanden finns moumljligheter att anvaumlnda kraftigare
spetsar Nedtryckningskraften aumlr emellertid aumlven beroende av foumlrankringsmoumljshy
ligheterna (tex jordskruvar) Foumlr neddrivningen anvaumlnds vanligtvis vevdomkraft
varvid en nedpressningshastighet av ca O 8 mmin erharinglls
6
Fig 3 Trycksond typ SGI monterad paring en Mercedes Unimog
Static penetrometer type SGI mounted on a Mercedes Unimog jeep
7
~ Fast system
Valsar
Svaumlngbart och i vertikalled roumlrligt ----iA
system Haumlvstaringng foumlr oumlvershyfoumlring av roumlrelse till skrivaren
Moumltfjaumlder foumlr vridshymoment
Sondspets
Roterande
- Ej roterande---
Spets i1 25 mm Spets Jf 40 mm
Fig 4 Principfigur av trycksond typ SGI med tillhoumlrande spetsar
General arrangement of the SGI penetrometer In principle
8
Spelsmolstampod
jNeddrivni ngsmotstampndi mantelytan -
-
Stigning 15 ( kaumlnd I
Vridningsmotstampnd i mantelytan (maumlts)
Roumlrelseriktning foumlr en punkt p8 mantelytan
Fig 5 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd vid trycksondering typ SGI
Principle of separating skin friction from cone resistance at the SGI penetrometer
Tryckkraft paring ( ~~nerstaringng ger ~etsmotstaringndet
-7cm~v
(a) ( b) (c)
Fig 6 Spets till hollaumlndsk sond (a-b) samt handtag (c) foumlr manoumlvrering av tryckkraften till staringng och ytterroumlr (efter Sanglerat 1972) Point of the Dutch Static Penetrometer (a-b) and handle (c) for the change of load application from inner rod to tube ( af ter Sanglerat 1972)
9
Traringdtoumljningsgivarna bestaringr av fyra aktiva och fyra passiva givare de senare
foumlr temperaturkorrigering Genom seriekoppling av de fyra givarna uppnarings foumlrshy
delen att eventuella boumljspaumlnningar utbalanseras och endast vertikala krafter
registreras Vid oumlkat eller minskat tryck mot spetsen laumlngdaumlndras denna i axiell
led vilket ger en motstaringndsaumlndring i traringdtoumljningsgivarna och samtidigt en obalans
i maumltinstrumentet vid markytan Denna obalans motsvarar trycket mot spetsens
tvaumlrsnittsarea (10 cm2) Skrivaren goumlr daring utslag motsvarande obalansen varvid
spetsmotstaringndet automatiskt erharinglls som funktion av djupet under markytan
Utlaumlndska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Hollaumlndsk try-0ksond _
En oumlversikt oumlver utlaumlndska trycksonderingsmetoder inleds naturligen med en
beskrivning av den hollaumlndska trycksonden som aumlr den aumlldsta och har varit
foumlrebild foumlr senare utvecklade metoder Den har vunnit spridning oumlver saring gott
som hela vaumlrlden (ca 1000 exemplar laumlr finnas av denna sond) Den tillverkas av
Goudsche Machinefahriek Gouda
Spetsen som aumlr patenterad av Geotekniska laboratoriet i Delft aumlr konisk (fig 6) 2och har 60deg spetsvinkel och 10 cm tvaumlrsnittsarea Mellan spetsen och dess foumlrshy
laumlngning utbildas en slaumlppning som paringverkar brottutvecklingen i jorden vid spetshy
sen (minskar spetsmotstaringndet) Spetsens skaft aumlr som framgaringr av figuren svagt
koniskt med upparingt avtagande diameter
Neddrivningskraften oumlverfoumlrs till spetsen via ett inre staringngsystem daumlr de 1 m
laringnga staumlngerna (r 15 mm) 1tstaplas t1 paring varandra utan hopgaumlngning Detta moumljligshy
goumlrs genom att ytterroumlrets innerdiameter aumlr endast 1 mm stoumlrre (16 mm) aumln
staringngdiametern Roumlrens ytterdiameter aumlr 36 mm och laumlngden aumlr 1 m dvs samma
laumlngd som innerstaumlngerna
Vid sonderingen maumlts spetsmotstaringndet i 20 cm intervaller genom att foumlrst enbart
spetsen trycks ner ca 7 cm Daumlrefter trycks ytterroumlret ner lika laringngt vilket ger
mantelmotstaringndet (jfr fig 6 a-b) Vid fortsatt tryckning paring ytterroumlret foumlljer aumlven
10
spetsen med (ca 13 cm) till naumlsta maumltningsnivaring varvid det totala neddrivningsshy
motstaringndet erharinglls
Den hollaumlndska trycksonden foumlrekommer i flera versioner en laumlttare sond foumlr
tryckkrafter upp till 20 a 25 kN och andra tyngre varianter vanligtvis med
kapaciteten 100 kN respektive 200 kN Tryckkraften kan foumlr den laumlttare sonden
snabbt oumlverfoumlras fraringn innerstaumlnger till ytterroumlr eller vice versa genom att handshy
taget dras ut eller skjuts in (jfr fig 6 c och fig 7 b) Foumlr oumlvriga versioner sker
denna operation paring ett naringgot annorlunda saumltt (jfr nedan)
Den laumlttare sonden aumlr handdriven (fig 7 a) och anvaumlnds huvudsakligen foumlr sondeshy
ring i loumlsare jordar vanligtvis till houmlgst 10 m djup Foumlr att reducera mantelshy
motstaringndet och daumlrigenom oumlka sondens aktionsdjup anvaumlnds ofta till denna version
ytterroumlr vars diameter aumlr lika med spetsdiametern endast vid roumlraumlndarna men
paring 90 av roumlrlaumlngden har mindre diameter (jfr fig 12 b) I samma syfte foumlrses
ibland det nedersta roumlret istaumlllet med en lokal foumlrtjockning ett stycke ovanfoumlr
spetsen I baringda fallen kan endast spetsmotstaringndet maumltas
De tyngre hollaumlndska trycksonderna aumlr mekaniserade Fig 8 a visar 100 kNshy
versionen Foumlr avlaumlsning finns tvaring oljemanometrar (fig 8 b) den ena avsedd
foumlr maumltning av spetsmotstaringnd den andra foumlr mantelmotstaringnd och totalmotstaringnd
Neddrivningsanordningen har utrustats med ett hjulpar foumlr att underlaumltta foumlrflyttshy
ningen Den kan saringledes dragas foumlr hand eller med traktor mellan borrpunkterna
Utrustningen kan ocksaring monteras paring fordon saringsom visas i fig 9 a varvid vid
sonderingen fordonet maringste foumlrankras (fig 9 b) om dess tyngd inte ger erfordershy
ligt motharingll Fordonet i figuren aumlr utrustat med kran Foumlr att skydda fordonets
fjaumldring vid lyftning av tyngre foumlremaringl km stoumldben erfordras (fig 9b) Foumlr nedshy
drivning av jordskruvarna anvaumlnds vridenheten till den visade kranen vilket inneshy
baumlr en avsevaumlrd tidsbesparing
Paring initiativ av Begemann utvecklades under 1960-talet foumlr den hollaumlndska tryckshy
sonden en helt ny spets friktionsmantel~etsen med vilken aumlven lokal mantelshy
friktion kan maumltas Skillnaden jaumlmfoumlrt med vanliga spetsar bestaringr huvudsakligen
i att den nya spetsen har faringtt ytterligare en komponent en friktionsmantel med 2mantelytan 150 cm placerad ca 20 cm ovanfoumlr spetskonen (jfr fig 10) Vid
tryckning paring innerstaumlngerna kommer i detta fall spetsen foumlrst att tryckas ned
ca 4 cm (straumlckan a i fig 11) varefter aumlven friktionsmanteln foumlljer med en
11
Fig 7 Laumlttare hollaumlndsk sond (25 kN) (a) med naumlrbild av manoumlvershyorgan foumlr kraftoumlverfoumlring b)
Light Dutch Static Penetrometer (25 kN) (a) anda close-up of the handle for the change of load application (b)
12
(a)
(b)
Fig 8 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) (a) med detalj av registreringsshyanordning (b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) (a) with a close-up of the recording part (b)
13
(a)
(b)
Fig 9 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) monterad paring foumlrankrat fordon Foumlrankringsskruvarna drivs med hjaumllp av den visade kranen (a-b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) mounted on an anchored vehicle The screw anchors are driven by the crane shown (a-b)
14
Begemanns spets
Begemann s cone
Fig 1 O Begemanns friktionsmantelspets och den vanliga (korta) hollaumlndska trycksondspetsen i hoptryckt och maximalt utdraget laumlge
Begemann s Adhesion Jacket Cone and the common (short) Dutch cone in the compressed and the max extended position
15
straumlcka av ca 4 cm (straumlckan b) samtidigt som spetsen trycks ned lika laringngt
(totalt straumlckan a+b) Den lokala mantelfriktionen saumltts lika med tryckkraftens
oumllming fraringn foumlrsta till andra avlaumlsningstillfaumlllet (P -P ) dividerad med friktionsshy3 2
2mantelns yta (150 cm ) Tryckkraften oumlverfoumlrs nu fraringn innerstaumlngerna till yttershy
roumlren varvid de olika delarna teleskopiskt garingr in i varandra Under denna nedshy
trycknings foumlrsta 4 cm erharinglls mantelmotstaringndet laumlngs ytterroumlren vilket under
foumllj ande 4 cm oumlkar med det lokala mantelmotstaringndet laumlngs friktionsmanteln
Tryckningen paring ytterroumlren fortsaumltts daumlrefter tills sondspetsen naringr naumlsta maumltshy
nivaring vilket ger det totala sonderingsmotstaringndet (P i fig 11)1
En jaumlmfoumlrelse mellan Begemanns friktionsmantel och jaumlmntjocka friktionsmantlar
utgoumlrande en del av ytterroumlret (jfr t ex Fugros sond i fig 16) har visat att den
nedre avfasade delen av Begemanns friktionsmantel ger en form av spetsmotshy
staringnd som i sand och grus kan utgoumlra upp till 50 av det uppmaumltta friktionsmanshy
telmotstaringndet
I vissa fall kan kombinationen stort spetsmotstaringnd - stort sonderingsdjup medfoumlra
att den elastiska sammantryckningen av innerstaumlngerna blir saring stor att den tillshy
gaumlngliga slaglaumlngden inte aumlr tillraumlcklig foumlr att roumlra spetsen (mer aumln 8 cm samshy
mantryckning) eller friktionsmanteln (mer aumln 4 cm sammantryckning) Den elasshy
tiska sammantryckningen utgoumlr ca 1 cm per 360 enheter av produkten kraft (kN)
x djup (m)
Vid mycket smaring spetsmotstaringnd kan korrektion erfordras foumlr innerstaumlngernas vikt
1 38 kgm Foumlr att haringlla friktionen mellan innerstaumlnger och ytterroumlr saring laringg som
moumljligt aumlr det tillraringdligt att anvaumlnda smoumlrjmedel Friktionen medfoumlr naumlmligen
att det uppmaumltta spetsmotstaringndet blir foumlr stort
Begemanns friktionsmantelspets kan anvaumlndas till samtliga versioner av hollaumlndsk
trycksond
Aumlven i Belgien aumlr hollaumlndsk trycksond mycket vanlig Av tradition anvaumlnder man
dock den spetstyp som visas i fig 12 a-b Spetsen som ansluter direkt ti11 innershy
staumlngerna salmar helt mantel och bestaringr endast av en kon som tillsammans med
innerstaumlngerna aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret Den baumlsta oumlverensstaumlm-
16
I I Il m N
Maumltning av totalmotstaringnd
Maumltning av spetsmotstaringnd
Maumltning av
spetsm otstaringnd + +lokal friktion
C trycks tele -
skopiskt in i B ( ger mantel -motstaringnd laumlngs staringngen) och
sedan (C+ B) in i A
Fcktoo-1mantel ( maumltning av lokal friktion)
C
B
~
A
I I 636mm----- 1- 16 36mm [
J Horisontal skalan ~ 3 ggr___v--e---rtik-=-a=ls=k=a_la=n--______
Fig 11 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd lokal mantelshyfriktion och totalt mantelmotstaringnd vid sondering med Begemann-spetsen
Principle of separating cone resistance local friction and total skin friction in connection with the Begemann cone
17
(a)
(b)
Fig 12 Sondspets till hollaumlndsk trycksond enligt belgisk praxis a) Spets med innerstaringng b) Spets och ytterroumlr
Point of the Dutch Static Penetrometer according to Belgian practice a) Point with inner rod b) Point and tubes
18
melsen mellan uppmaumltt och verkligt spetsmotstaringnd erharinglls med denna spets om
maumltningen sker just i det oumlgonblick spetsen boumlrjar roumlra sig Det aumlr ocksaring detta
vaumlrde som anges som spetsmotstaringnd vid sondering med denna spets Vid fortshy
satt nedtryckning av spetsen kommer den av spetsen undantraumlngda jorden successhy
sivt att fylla ut det tomrum som bildas genom glappet mellan spets och ytterroumlr
Denna moumljlighet foumlr jorden att roumlra sig runt spetsen ger ett foumlr laringgt spetsmotshy
staringnd ofta endast 50 av initialvaumlrdet enligt ovan
Foumlrsoumlk har visat att de nedaringtriktade friktionskrafter som upptraumlder mellan sondshy
staringngens respektive spetsens mantelyta och jorden under neddrivningen ger ett
extra oumlverlagringstryck paring spetsnivaringn En spets utan slaumlppning med viss manshy
tellaumlngd ger daumlrfoumlr stoumlrre spetsmotstaringnd (ca 10) aumln en spets utan mantel Detta
aumlr en av orsakerna varfoumlr man i Belgienfoumlredrar den ovan beskrivna spetsen
utan mantel
En av Haefeli-Fehlmann konstruerad trycksond (fig 13) aumlr foumlrsedd med glappshy
koppling nere vid spetsen Spetsens manteldel har samma diameter som spetsen 2och en mantelyta av 160 cm Med denna metod saumlrskiljs spets- och mantelmotshy
staringnd paring ett mera indirekt saumltt aumln vid vanligt foumlrfarande enligt ovan Totalt
sonderingsmotstaringnd erharinglls vid samtidig nedtryckning av spets och staumlnger
Mantelmotstaringndet mot staringngen bestaumlms genom att sondstaringngen vid tillfaumllligt
avbrott i sonderingen dras upp straumlckan a (fig 13) Vid ytterligare uppdragning
foumlljer aumlven spetsen med varvid uppdragningsmotstaringndet oumlkar med det delmanshy2
telmotstaringnd som upptraumlder mot spetsens mantelyta (160 cm ) Eftersom saringlunshy
da mantelmotstaringndet maumlts under en upparingtgaringende roumlrelse av staringngen under det att (
totalmotstaringndet maumlts under nedtryckningsskedet blir det haumlrvid erharingllna mantel-
motstaringndet vanligen mindre aumln det som ingaringr i totalmotstaringndet Skillnaden melshy
lan totalmotstaringnd och mantelmotstaringnd dvs spetsmotstaringndet blir daumlrfoumlr i detta
fall foumlr stort
Elektroniska metoder
Omkring aringr 1950 utvecklades vid Degebo (Deutsche Forschungsgesellschaft foumlr
Bodenmechanik) en elektronisk trycksondutrustning som numera tillverkas av
19
115mm (A160 c~l
Tvaumlrsnittsarea ( 15 crrf l
Fig 13 Nederdel av trycksond typ Haefeli-Fehlmann
Lower part of static penetrometer type Haefeli-Fehlmann
Maumltt raringdens svaumlngning (daumlmpad)
(bl
middot -1AAA ( cl Jaumlmfoumlrelsetraringshy
dens svaumln~ning (odaumlmpad)bull~
Maumltt raringd
Maumltmantel (dl Svaumlngnings bild efter avstaumlmning av jaumlmfoumlrelse -traringdens frekvens
Maumltspets
(al
Ljusskaumlrm Jaumlmfoumlrelsetraringd
c~middot middot middotmiddotmiddotmiddot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot middotmiddot Avstaumlmningsratt--el j bull l
~ Maumltt raringd
(el
Fig 14 Nederdel av trycksond typ Maihak (a) samt princip foumlr elektronisk maumltning av spetsmotstaringnd (b-e)
Lower part of static penetrometer type Maihak (a) and principle for electronic recording of the cone resistance (b-e)
20
Maihak AG i Hamburg Spetsen aumlr konisk med spetsvinkeln 60deg och diametern
35 7 mm (jfr DIN 4094) Spetsmotstaringndet maumlts elektroniskt under det att manshy
telmotstaringndet maumlts hydrauliskt med oljemanometer Stoumlrsta tillaringtna spetskraft
aumlr 50 kN och maximal totalkraft 75 kN
Trycket som uppstaringr mot spetsen under sondens nedtraumlngning medfoumlr elastiska
sammantryckningar av en tunnvaumlggig cylindrisk mantel placerad omedelbart
ovanfoumlr spetsen (fig 14 a) Dessa elastiska sammantryckningar utnyttjas foumlr
maumltning av spetsmotstaringndet enligt foumlljande Tryckvariationerna faringr paringverka en
foumlrspaumlnd staringltraringd som har faumlsts centralt i axiell led i maumltmanteln Vid belastshy
ning minskas foumlrspaumlnningen och daumlrmed egenfrekvensen i traringden Dessa variashy
tioner i egenfrekvens oumlverfoumlrs till elektriska svaumlngningar av en elektromagnet
och foumlrs upp genom staumlngerna via en maumltkabel till en mottagare vid markytan
Fig 15 visar mottagarenheten som kan anslutas antingen till 220 V eller till
110 V vaumlxelstroumlm (50 Hz) Naumlr stroumlmbrytaren (10) slarings till visar sig paring ljusshy
skaumlrmen (2) en horisontell ljuslinje (fig 14c) Denna linje motsvarar den i
mottagaren befintliga jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngning som aumlr odaumlmpad Ljusshy
bildens skaumlrpa och ljusstyrka kan staumlllas in med rattarna (12) och (13) i fig 15
Maumlttraringden i spetsen svaumlnger endast naumlr den erharingller svaumlngningsimpuls fraringn
mottagarenheten Denna svaumlngning blir daumlmpad (fig 14 b) Svaumlngningsimpulsen
kan regleras (15) antingen manuellt eller automatiskt (fig 15) Intervallet melshy
lan impulserna kan staumlllas in med vred (14) Varje impuls orsakar en vertikal
avlaumlnkning av ljusbilden paring skaumlrmen Naumlr jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngningsfrekvens
har avstaumlmts saring att den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens kommer ljusbilden
att visa en sluten kurva som till foumlljd av maumlttraringdens daumlmpade svaumlngning laringngshy
samt sluter sig och om impulserna upphoumlr aringtergaringr till ett horisontellt streck
Under den tid som staringr till foumlrfogande innan maumlttraringdens svaumlngning helt har daumlmshy
pats maringste jaumlmfoumlrelsetraringdens och maumlttraringdens frekvens avstaumlmmas Detta tillgaringr
saring att man med hjaumllp av dubbelvredet (4) aumlndrar jaumlmfoumlrelsetraringdens frekvens tills
den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens (jfr principskissen i fig 14 e) Frekvensshy
likheten avgoumlrs med ledning av ljusbildens utseende paring ljusskaumlrmen Naumlr de baringda
svaumlngningsroumlrelserna tillsammans genererar en sluten kurva i form av en ellips
eller en cirkel (fig 14 d) som utan gungningar laringngsamt sluter sig aumlr
frekvenserna lika Grovinstaumlllning av frekvensen goumlrs med den undre och fin-
21
7
Fig 15 Maumltinstrument ull Maihak-sondenRecordill11 unit for the JAaihak Static penetrotneter
22
instaumlllning med den oumlvre av dubbel vredets baringda rattar Vanligtvis goumlrs en
bestaumlmning av spetsmotstaringndet per 10 cm neddrivning Neddrivningshastigshy
heten uppgaringr till ca 0 2 mmin
Firma Fugro i Holland har i samarbete med Philips Company konstruerat en
elektronisk trycksond foumlr direkt maumltning och registrering av spetsmotstaringndet
En senare version av sonden maumlter baringde spetsmotstaringnd och lokal mantelfriktion
(De Ruiter 1971) Spetsen skiljer sig i det senare fallet i flera avseenden fraringn 2
Begemanns spets men har liksom denna tvaumlrsnittsarean 10 cm och spetsvinshy
keln 60deg Den saknar daumlremot slaumlppning och aumlr cylindrisk i hela sin laumlngd 2(jfr fig 16) Friktionsmanteln har ytan 150 cm Foumlr maumltning av spetsmotshy
staringnd och lokal mantelfriktion finns i spetsen ett antal traringdtoumljningsgivare vilka
har placerats och kopplats paring saringdant saumltt att endast vertikala krafter maumlts De
spaumlnningsvariationer som orsakas av motstaringndsaumlndringarna i traringdtoumljningsgivarshy
na registreras av maumltinstrument via en Wheatstone-brygga foumlr spetsmotstaringndet
och en foumlr mantelfriktionen Resultatet erharinglls automatiskt som en kontinuerlig
kurva visande spetsmotstaringnd respektive lokal mantelfriktion som funktion av
djupet Signalerna fraringn spetsen foumlrs upp till maumltinstrumentet vid markytan via
en maumltkabel som aumlr traumldd genom de iharingliga staumlngerna Paring senare tid har Fugro
utvecklat ett datasystem vilket goumlr det moumljligt att oumlverfoumlra faumlltresultatet paring
telex till kontoret foumlr uppritning och utvaumlrdering varefter resultatet aringtersaumlnds
till foumlrsoumlksplatsen paring telex
Tre spetsar finns vilka kan anvaumlndas upp till en stoumlrsta kraft av 10 kN 50 kN
(normalspets) respektive 100 kN Foumlr att komma ifraringn foumlrankringsproblemet
har utrustningen monterats paring ett tungt specialfordon vilket enbart genom sin
tyngd ger ett motharingll av 120 - 130 kN
Moumljlighet finns vidare att utrusta Fugro-sonderna med en inklinometer vilken
kan vara av vaumlrde foumlr bedoumlmning av sondens krokighet vid sondering till stora
djup (25 - 30 m)
Fugro har genomfoumlrt en serie foumlrsoumlk daumlr friktionsmanteln placerades paring olika
avstaringnd fraringn spetsen Enligt nuvarande praxis ansluter den ca 14 cm laringnga
friktionsmanteln direkt till spetskonen dvs dess tyngdpunkt aumlr belaumlgen 7 cm
ovanfoumlr konen Vid foumlrsoumlksserien placerades manteln aumlven paring avstaringnden 25
23
7
8
5
3
Friktionsshymantel 4 utbytbar)
3
2
ij--J I
Fig 16 Spets till elektronisk trycksond typ Fugro (1) Konisk spets (10 cm2) (2) lastcell (3) traringdtoumljningsgivare (4) friktionsmantel (5) justeringsring (6) vattentaumlt bussning (7) kabel och (8) anslutning till staumlnger ( ur De Ruiter 1971)
Point of the electric static penetrometer type Fugro (1) Conical point (10 cm2) (2) load cell (3) strain gauges (4) friction sleeve (5) adjustment ring (6) water-proof bushing (7) cable and (8) connection with rods (from De Ruiter 1971)
24
35 65 och 85 cm fraringn konen Haumlrvid framkom att mantelfriktionen aumlr stoumlrst
omedelbart ovanfoumlr spetsen och att den minskar paringtagligt naumlr avstaringndet blir
stoumlrre aumln ca 20 cm (jfr placeringen av Begemanns friktionsmantel) Paring ca 70 cm
avstaringnd fraringn konen var mantelfriktionen endast 20 - 40 av vaumlrdet omedelbart
ovanfoumlr konen Naumlr avstaringndet oumlkades ytterligare kunde en tendens till oumlkad
mantelfriktion maumlrkas Indikationen var dock mycket svag eftersom den baseshy
rades paring endast en maumltpunkt En annan viktig slutsats vid Fugros foumlrsoumlk var att
de nedaringtriktade friktionskrafternas tillskott till det vertikala oumlverlagringstrycket
blev alltmer bestaumlmmande foumlr mantelfriktionens storlek och variation ju laumlngre
bort fraringn konen manteln placerades Foumlr att erharinglla baumlsta moumljliga underlag
foumlr tolkning av jordlagerfoumlljd bedoumlmdes det vara laumlmpligast att placera frikshy
tionsmanteln saring naumlra spetsen som det rent praktiskt aumlr moumljligt dvs motsvashy
rande nuvarande praxis
Vid Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) i Hamburg paringgaringr f n utvecklingen av
en elektronisk trycksond i samarbete med Byggnadsnaumlmndens geotekniska avdelshy
ning i Amsterdam Holland (ingenjoumlr L Kok) Denna trycksond aumlr enligt uppgift
utrustad foumlr maumltning av spetsmotstaringnd lokal mantelfriktion (paring en yta av 2400 cm ) staringnglutning samt porvattentryck paring spetsnivaringn Konens spetsvinkel
aumlr 60deg och dess basdiameter 35 6 mm Spetsmotstaringnd porvattentryck och
staringnglutning maumlts induktivt under det att mantelfriktionen maumlts medelst traringdshy
toumljningsgivare Oumlvre graumlnsvaumlrdet foumlr spetsmotstaringndet uppges vara 50 kN foumlr
mantelfriktionen 125 kPa (motsvarande en kraft av 5 kN) och foumlr porvattenshy
trycket 500 kPa Vidare kan staringnglutningar av upp till 25deg avvikelse fraringn lodshy
linjen maumltas i tvaring mot varandra vinkelraumlta plan
Statisk-dynamiska metoder
J ordlagerfoumlrharingllandena i Mellaneuropa skiljer sig ganska avsevaumlrt fraringn vad som
aumlr normalt i Sverige Ofta kant ex mycket loumlsa jordlager oumlverlagras av mycket
fasta lager Foumlr att foumlrbaumlttra trycksondens nedtraumlngningsfoumlrmaringga har daumlrfoumlr
metoder utvecklats som medger omvaumlxlande statisk och dynamisk sondering
s k statisk-dynamiska sonderingsmetoder
25
Andina-sonden
Den foumlrmodligen mest avancerade metoden i detta sammanhang aumlr av mekanisk
typ och har lanserats och patenterats av Andina i Schweiz Den foumlrekommer
sedan 1967 aumlven i Frankrike genom Sopecaf Company i Lyons Utrustningen aumlr
monterad paring ett specialfordon som enbart genom sin tyngd ger ett motharingll
av 150 kN Enligt ett foumlrfarande som beskrivs naumlrmare nedan utfoumlrs sondeshy
ringen (lastparingfoumlringen) saring laringngsamt att den kan jaumlmfoumlras med ett regelraumltt
belastningsfoumlrsoumlk Enligt ett andra foumlrfarande tillaumlmpas en konstant neddrivshy
ningshastighet av 2 cms
Spetsen som aumlr konisk (fig 17) har diametern 80 mm dvs tvaumlrsnittsytan 250 cm spetsvinkeln 90deg samt en speciell manteldel foumlr maumltning av lokal manshy
telfriktion (yta 628 cm 2) Den egentliga spetsen utgoumlrs av tvaring spetsar en 2central spets med diametern fel 39 mm (12 cm ) som aumlr fast foumlrbunden med
innerstaumlngerna (fel 35 mm) och en yttre koncentrisk spetsdel som foumlrstorar
den centrala spetsen utan att foumlraumlndra dess form Vid tryckning endast paring innershy
staumlngerna vilket blir aktuellt naumlr 80 mm-spetsen inte kan drivas djupare komshy
mer den centrala 39 mm-spetsen att loumlsgoumlras fraringn den stoumlrre spetsen och
sonderingen kan fortsaumlttas tills motstaringndet blir foumlr stort aumlven foumlr denna mindre
spets I detta laumlge kan man oumlvergaring till dynamisk sondering varvid slagningen
utfoumlrs med en 750 kg hejare som faringr falla fraringn 16 cm houmljd Nedtraumlngningen per
slag registreras automatiskt
Med Andina-sonden kan spetsmotstaringndet maumltas dels medan lasten laringngsamt paringshy
foumlrs intill dess spetsen boumlrjar roumlra sig (foumlrsta skedet) dels under det skede
naumlr spetsen oumlvergaringr fraringn roumlrelse till vila (andra skedet) Dessa baringda spetsmotshy
staringnd har visat sig vara i stort sett lika vid sondering i sand- eller grusavlagshy
ringar under det att spetsmotstaringndet i leriga och siltiga jordar alltid aumlr houmlgre
i foumlrsta aumln i andra skedet
Vid den statiska sonderingen med Andina-sonden kan mantelfriktionen laumlngs
friktionsmanteln bestaumlmmas paring mekanisk vaumlg Foumlr avlaumlsning av sonderingsmotshy
staringndet finns en dynamometer avsedd foumlr maumltning av spetsmotstaringnd respektive
totalmotstaringnd samt tvaring dynamometrar foumlr maumltning av lokalt mantelmotstaringnd
respektive totalt mantelmotstaringnd En form av dubbelkontroll existerar genom
moumljligheten att laumlsa av de manometrar som aumlr anslutna till det hydrauliska
systemet foumlr domkrafterna anvaumlnda foumlr nedpressningen
26
----1middotmiddotrr I I I I I I I I I I I I
250mm friktionsshymantel ( 628 cm2 )
Cent ralsp etsdel () 80mm
()35mm( 50 cm2 ) ( innerstaringng)
~ ltgt 39mm ( 12 cm2)
( o) (b)
Fig 17 Princip foumlr anvaumlndning av statisk-dynamisk sond typ Andina a) Vid normalt spetsmotstaringnd b) Vid stort spetsmotstaringnd (spetsen kan aumlven hejas ned)
Mode of using the static-dynamic penetrometer type Andina a) At normal cone resistance b) At arge cone resistance (the cone can also be hammered down)
27
Summary
The article describes the most important static penetration methods used at
present both in Sweden and abroad The old Dutch cone penetration method
commonly regarded as the prototype for the further developments of penetromshy
eters is described more in detail
The basic research in Sweden started in the beginning of 1940 but the main
contributions have been made ltluring the last two decades Today three lines of
concepts are followed by the manufacturers The most common static penshy
etrometer in Sweden is a mechanical device type Nilcon which is supplied
with an axial play just above the point This play makes it possible to separate
the skin friction from the cone resistance at desired levels Another Swedish
mechanical penetrometer evaluating the point resistance was developed by the
Swedish Geotechnical Institute A characteristic feature of this method is that
the rod is rotated ltluring the penetration while the ratio between the rotational
and penetrating velocity is held constant An electric penetrometer developed
by Borros AB measures the point resistance by means of a number of strain
gauges located in the point The strain gauges are connected to an amplifier
anda recording unit at the ground surface More recently a so-called acoustical
penetration method has been developed by Geotech AB Signals from the point
are here after amplification transmitted wirelessly to the receiver unit at the
ground surface This latter method is described in a separate article (by P J onell)
The foreign penetrometers described herein are (1) The Dutch penetrometer
including the Begemann friction jacket cone and the special point used in Belgium
for the Dutch penetrometers (2) the Haefeli-Fehlmann penetrometer (3) the
Maihak (Degebo) electric penetrometer (vibrating strings) (4) the Fugro electric
penetrometer which measures both point resistance and local friction II by means
of strain gauges and (5) an electric penetrometer under development by Hottinger
Baldwin Messtechnik in Hamburg Furthermore (6) the static-dynamic penetromshy
eter type Andina is described
28
Referenser
DE RUITER J 1971 Electric penetrometer for site investigations
J Soil Mech a Found Div Proc ASCE Vol 97 No SM2 p 457-472
DIN 4094 1964 Baugrund Ramm- und Drucksondiergeraumlte Abmessungen und
Arbeitsweise der Geraumlte Bl 1 Mai 1964
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice Elsevier Publ Co
Amsterdam p 1-91
29
TOLKNING AV TRY CKSONDERINGSRESULTAT
OumlVerdirektoumlr Bengt B Broms Statens Geotekniska Institut
Inledning
Trycksondering som aumlr en statisk sonderingsmetod liksom viktsondering
anvaumlnds i relativt stor utstraumlckning i Sverige fraumlmst vid oumlversiktliga undersoumlkshy
ningar foumlr att uppskatta jordlagerfoumlljd de olika lagrens utstraumlckning och
homogenitet samt foumlr att faring en uppfattning om jordens fasthet Undersoumlkningarna
kompletteras som regel med provtagning foumlr att faststaumllla jordlagrens sammanshy
saumlttning haringllfasthet och deformationsegenskaper En stor foumlrdel med tryckshy
sondering i jaumlmfoumlrelse med maringnga andra sonderingsmetoder aumlr att man erharingller
en automatisk kontinuerlig registrering av sondmotstaringndet Om mantelfriktionsshy
maumltning utfoumlrs samtidigt saring att spetsmotstaringndet kan saumlrskiljas vilket behandshy
las i det foumlljande oumlkas moumljligheten att avgoumlra jordlagrens sammansaumlttning
I Mellaneuropa brukas trycksondering framfoumlrallt vid detaljundersoumlkningar i
fraumlmst friktionsjord Sonderingsresultaten anvaumlnds daumlr i huvudsak vid beraumlkshy
ning av plattors och paringlars brottslast och saumlttning
En oumlversikt av olika sonderingsmetoder och tolkningen av foumlrsoumlksresultaten ges
i The Penetrometer and Soil Exploration av Sanglerat (1972) och i Dynamic
and Static Sounding of Soils in Engineering Geology av Bondarik (1967) I den
senare boken summeras fraumlmst rysk erfarenhet Svenska erfarenheter med
trycksondering har sammanfattats bl a av Kallstenius (1969) och Bergdahl (1969)
och norska erfarenheter av Andresen (1969) Foumlreliggande uppsats som delvis
bygger paring studier av ovanstaringende tvaring boumlcker och annan litteratur ger en oumlvershy
sikt av trycksonderingens anvaumlndning vid bedoumlmning av plattors och paringlars baumlrshy
foumlrmaringga jaumlmte utvaumlrdering av saumlttningar
Trycksondering i friktionsjord
Vid trycksondering i friktionsmaterial med konstant relativ lagringstaumlthet oumlkar
det specifika spetsmotstaringndet med djupet under markytan ned till ett visst kritiskt
30
djup saringsom paringvisats bl a av Kerisel (1961) och Vesic (1964) Foumlrsoumlk har visat
att det kritiska djupet bl a oumlkar med oumlkad relativ lagringstaumlthet Det kritiska
djupet torde emellertid aumlven paringverkas av friktionsjordens gradering och kornshy
storlek Dessutom inverkar spetsdiametern hos sonden
Under det kritiska djupet aumlr spetsmotstaringndet i stort sett konstant och oberoende
av djupet och av spetsdiametern saringsom visas i fig 1 Spetsmotstaringndet paringverkas
daumlr av foumlrutom jordens relativa lagringstaumlthet aumlven av oumlverlagringstrycket
jordens deformationsegenskaper det ursprungliga spaumlnningstillstaringndet och de
enskilda jordpartiklarnas haringllfasthet (Naumlr spetsmotstaringndet i sand oumlverstiger
ca 10 il 20 MNm2 boumlrjar sandpartiklarna att krossas vid sondspetsen)
Schultze amp Melzer (1965) rapporterar att oumlverlagringstrycket har en relativt
stor inverkan paring sondmotstaringndet Foumlrsoumlk har vidare visat att det ej raringder naringgot
enkelt samband mellan relativ lagringstaumlthet och sondmotstaringnd saringsom paringpekats
exempelvis av Muhs (1966) Kahl et al (1968) rapporterar att vid samma relashy
tiva lagringstaumlthet aumlr sondmotstaringndet houmlgre foumlr ensgraderad (sorterad) aumln foumlr
vaumllgraderad (osorterad) friktionsjord utom naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr
houmlg (Drgt 0 75)
Vid sondens nedtraumlngning under det kritiska djupet packas jorden kring sonden
varvid jordens volym minskar Jorden intill sondspetsen roumlr sig daumlrvid i huvudshy
sak nedaringt och i sidled Volymminskningen svarar mot sondspetsens och sondshy
staringngens totala volym under markytan Oumlver det kritiska djupet roumlr sig jorden
daumlremot aumlven upparingt mot markytan Daumlrigenom faringr jordens deformationsegenskashy
per stoumlrre inverkan paring sonderingsmotstaringndet under det kritiska djupet aumln oumlver
detta
Den ryske forskaren Durante (Bondarik 1967) har i sand undersoumlkt inverkan av
oumlverlagringstrycket paring det kritiska djupet och paring sonderingsmotstaringndet Sondeshy
ring med en dynamisk sonderingsmetod utfoumlrdes efter det att sanden schaktats
bort till 10 m djup Detta resultat jaumlmfoumlrdes med sonderingsmotstaringndet foumlre
avschaktningen Durante fann att sonderingsmotstaringndet efter avschaktning
minskade kraftigt naumlrmast den avschaktade ytan ned till ca 40 cm djup Daumlrshy
under svarade sondmotstaringndet mot det som uppmaumlttes foumlre avschaktningen paring
samma nivaring Samma effekt torde foumlreligga vid trycksondering Liknande resulshy
tat har foumlr viktsondering rapporterats av Dahlberg (1972)
31
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
20 40
2
Ec 4 g- Cl 0 middot~ a00 0
oo N
6 () -J Il Il
amp 0[t LO
8
Fig 1 Spetsmotstaringndet vid sondering i sand vid olika relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance in sand at different relative density (after Kerisel 1957)
Spaumlnningsoumlkning Stress increase
Fig 2 Spaumlnningsoumlkning fraringn friktionshylsa vid sondspetsens nivaring (efter Raedschelders 1961)
Stress increase caused by friction sleeve located at the level of the sounding cone (after Raedschelders 1961)
32
Grundvattenytans laumlge paringverkar sonderingsmotstaringndet saringsom paringpekats av Schultze amp Melzer (1965) Naumlr grundvattennivaringn passerades observerade de att sonderingsmotstaringndet minskade Liknande observationer har aumlven gjorts av Weiss (1964) Skillnaden i sondmotstaringnd mellan fuktig och vattenmaumlttad sand minskade med oumlkat oumlverlagringstryck och oumlkad relativ lagringstaumlthet
Geuze (1953) har undersoumlkt penetrationshastighetens inflytande paring sondmotstaringnshydet i sand Maximalt uppskattades denna inverkan till ca 7 vid en tiofaldig
oumlkning av penetrationshastigheten Kerisel (1961) och Jezequel (1969) rapporshy
terar att penetrationshastigheten ej hade naringgon inverkan i sand oumlver grundvattenshyytan Under grundvattenytan sjoumlnk daumlremot sondmotstaringndet med ca 20 naumlr nedshytryckningshastigheten oumlkade tio garingnger Vad som kan ha orsakat denna minskning av sonderingsmotstaringndet aumlr ej angivet Det aumlr moumljligt att de houmlga porvattenoumlvershytryck som erharinglls naumlr lagringstaumltheten aumlr laringg kan ha inverkat
Enligt Eide (1956) kan lagringstaumltheten foumlr sand uppskattas ur resultaten fraringn trycksondering enligt foumlljande tabell
Tabell 1 Samband mellan lagringstaumlthet och spetsmotstaringnd (efter Eide 1956)
Lagringstaumlthet Spetsmotstaringnd MNm2 (kpcm2)
Mycket loumlstlagrad lt 25 (lt25)
Loumlstlagrad 25- 50 (25- 50)
Medelfast lagrad 50-100 (50-100)
Fast lagrad 100-200 (100-200)
Mycket fastlagrad gt200 (gt200)
Meyerhof (1956) har foumlr sand angivit foumlljande samband mellan lagringstaumlthet (Dr) sondmotstaringnd vid resp SPT-foumlrsoumlk (Standard Penetration Test) N-tal tryckshysondering (hollaumlndsk sond) och materialets inre friktionsvinkel (ej))
33
Tabell 2 Samband mellan lagringstaumlthet sondmotstaringnd och inre friktions-vinkel (efter Meyerhof 1956)
Lagring Relativ Sonderings- Spetsmotstaringnd Inre friktions-lagrings- motstaringnd vid vid tryckson- vinkel taumlthet SPT-foumlrsoumlk dering cp grader D slag305 cm MNm
2 2r
(12~ (kpcm )
Mycket loumls lt02 lt4 lt20 (lt20) lt30
Loumls 02-04 4-10 20- 40 (20- 40) 30-35
Normal 04-06 10-30 40-120 (40-120) 35-40
Fast 0 6-08 30-50 120-200 (120-200) 40-45
Mycket fast gt08 gt50 gt200 (gt200) gt45
Foumlr siltig sand boumlr den inre friktionsvinkeln enligt Meyerhof minskas med
5 grader medan den foumlr sandigt grus boumlr oumlkas med 5 grader Senare undersoumlkshy
ningar har emellertid visat att spetsmotstaringndet ej enbart paringverkas av jordens
relativa lagringstaumlthet och inre friktionsvinkel Foumlrsiktighet boumlr saringledes iaktshy
tagas naumlr de av Meyerhof foumlreslagna sambanden anvaumlnds vid beraumlkning av exemshy
pelvis plattors och paringlars baumlrfoumlrmaringga En indelning som liknar dem som diskushy
terats av Eide och Meyerhof enligt ovan har foumlreslagits av Kahl amp Muhs (1952)
En viktig faktor som inverkar paring utvaumlrderingen av relativ lagringstaumlthet aumlr det
houmlga horisontaltryck som erharinglls i jorden vid packning och vid foumlrbelastning
Detta medfoumlr att sondmotstaringndet i ett saringdant material vid samma relativa lagshy
ringstaumlthet blir houmlgre aumln i naturligt lagrad och ej foumlrbelastad jord Denna skillshy
nad aumlr av stor betydelse bl a vid packningskontroll i faumllt
Trycksondering i kohesionsjord
Trycksondering aumlr ej saumlrskild vaumll laumlmpad till att bestaumlmma kohesionsjords
skjuvharingllfasthet Som regel kan endast en grov uppskattning goumlras Det registreshy
rade sondmotstaringndet blir ofta alltfoumlr laringgt vilket goumlr bestaumlmningen osaumlker om ej
en spets med stor area anvaumlnds Dessutom har foumlrsoumlk visat att saringdana faktorer
som nedtryckningshastighet spetsens form och lerans sensitivitet paringverkar
sonderingsmotstaringndet
J ezequel (1969) har i lera undersoumlkt bl a nedtryckningshastighetens inverkan paring
34
sondmotstaringndet (spetsmotstaringndet) Detta motstaringnd oumlkade i loumls lera med upp till 35 h 45 naumlr nedtryckningshastigheten oumlkade tio garingnger fraringn 0 6 mmin till 6 mmin Foumlr fast lera var aumlndringen obetydlig Thomas (1965) fann dock att penetrationsmotstaringndet foumlr den fasta s k Londonleran oumlkade naringgot med oumlkad penetrationshastighet Vid foumlrsoumlk utfoumlrda av Ladanyi amp Eden (1969) i loumls lera med houmlg sensitivitet erhoumllls en genomsnittlig oumlkning av 7 5 vid en tiofaldig oumlkning av nedtryckningshastigheten
Sanglerat (1972) anger att spetsvinkeln hos sondspetsen har betydelse endast naumlr spetsmotstaringndet aumlr mindre aumln 2 MNm2
Thomas (1965) har funnit att spetsens diameter i foumlrharingllande till staringngdiametern har relativt stor inverkan paring sondmotstaringndet Han har rapporterat att det specifika spetsmotstaringndet i relativt fast lera blir laumlgre om spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern aumln om den aumlr lika med staringngdiametern Kallstenius (1969) paringpekar att det uppmaumltta spetsmotstaringndet foumlr loumls lera till och med kan bli negativt om tung borrvaumltska anvaumlnds vid sondering och spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern
Foumlr kohesionsjord visar foumlrsoumlk att spetsmotstaringndet q8tatt normalt varierar spe s mellan 10 c och 20 c daumlr c aumlr lerans skjuvharingllfasthet under odraumlnerade foumlr-u u u haringllanden (extremvaumlrden 5 c resp 25 c ) Ett genomsnittsvaumlrde representeraru u sambandet qstatt = 15 c (Sanglerat 1972) Foumlr Londonlera fann Thomas (1965)tat spe s u att qsspe t s = 18 c Meigh amp Corbett (1970) erhoumlll vaumlrdet 16 paring kvoten qstatt c u spe s u naumlr sonderingsresultaten jaumlmfoumlrdes med resultaten fraringn vingborrfoumlrsoumlk Kerisel amp Adam (1969) rapporterar ett spetsmotstaringnd som foumlr halvfast lera och silt var 12 c till 15 c medan motstaringndet foumlr mycket fast lera var 35 c u u u Kallstenius (1969) fann att spetsmotstaringndet i loumls lera i genomsnitt motsvarade 15 c och att baumlrfaktorn N (kvoten qstatt c ) sjoumlnk med oumlkad spetsdiameter ochu c spe s u med oumlkad mantellaumlngd Vid Kallstenius undersoumlkningar bestaumlmdes skjuvharingllfast-heten genom konfoumlrsoumlk Vid lera med houmlg sensitivitet kan sondmotstaringndet emellershytid vara betydligt mindre aumln de ovan angivna vaumlrdena (Ladanyi amp Eden 1969)
Vaumlrdet paring baumlrfaktorn N c varierade vid dessa foumlrsoumlk mellan 5 5 och 8
Foumlrsoumlksresultatenrapporterade exempelvis av Kerisel amp Adam (1969) visar att kvoten qstatt c tenderar att oumlka med oumlkad skjuvharingllfasthet Denna oumlkning aumlrspe s u troligen fraumlmst beroende av svaringrigheter att bestaumlmma den odraumlnerade skjuv-haringllfastheten c Den skjuvharingllfasthet som erharinglls exempelvis ur enaxliga tryckshyu foumlrsoumlk paring laboratoriet blir ofta alltfoumlr laringg vid houmlg skjuvharingllfasthet beroende paring att leran inneharingller sprickor Vid enaxliga tryckfoumlrsoumlk foumlljer brottytan saringdana
35
sprickor i provet Sprickornas orientering och antal har daumlrvid stor inverkan
Vid trycksondering sker brottet laumlngs en paringtvingad brottyta vars laumlge ej i naringgon
stoumlrre utstraumlckning paringverkas av foumlrekomsten av sprickor Daumlrvid blir det
ospruckna lermaterialets haringllfasthet avgoumlrande foumlr sondmotstaringndet
Det teoretiska vaumlrdet paring baumlrfaktorn N baserad paring plasticitetsteorin och saringledes C
paring kvoten qstatt c aumlr 9 0 Det relativt houmlga vaumlrdet som erharinglls fraringn sonde-spe s u middot
ringsfoumlrsoumlk (qstatt = 15 c ) kan delvis foumlrklaras av att deformationshastighetenspe s u
vid sondering aumlr ca 100 garingnger houmlgre aumln den som gaumlller normalt vid vingborr-
foumlrsoumlk (Meigh amp Corbett 1970) Dessa foumlrfattare paringpekar dessutom det faktum
att adhesionen laumlngs sondens mantelyta mellan sondspetsen och den punkt daumlr
spetsmotstaringndet maumlts eller laumlngs den krage som finns paring vissa sondspetsar
paringverkar det beraumlknade nominella spetsmotstaringndet Denna effekt aumlr speciellt
stor vid hollaumlndsk trycksond
Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd
Olika metoder finns foumlr att saumlrskilja spetsmotstaringnd fraringn mantelfriktion i frikshy
tionsjord eller fraringn mantelkohesion i kohesionsjord Ett intensivt utvecklingsshy
arbete paringgaringr f n i Sverige i denna fraringga Mantelmotstaringndet kan maumltas antingen
laumlngs hela sondstaringngen eller lokalt intill sondspetsen Maumltningen kan ske i en
speciell maumltdel (friktionshylsa) bull
Vid trycksond typ Nilcon som aumlr foumlrsedd med glappkoppling intill spetsen
bestaumlms mantelmotstaringndet som utvecklas laumlngs hela sondstaringngen genom att
man paring provningsdjupet foumlrst drar upp sondstaringngen en viss straumlcka och sedan
maumlter den kraft som fordras foumlr att aringterigen trycka ned staringngen till foumlregaringende
nivaring I de flesta fall torde uppdragningen foumlrorsaka en minskning av mantelshy
motstaringndet paring grund av den oumlkade omroumlrningen i kohesionsjord och det oumlkade
haringlrummet runt sondstaringngen paring grund av packningen i friktionsjord I en del
fall kan dock mantelmotstaringndet oumlka paring grund av den temporaumlra uppdragningen
eftersom man i vissa fall efter avdrag foumlr mantelmotstaringnd kan erharinglla ett negashy
tivt spetsmotstaringnd Vanligtvis anvaumlnds dock ej mantelmotstaringndet vid utvaumlrdeshy
ringen av trycksonderingsresultaten
Vid trycksond typ SGI roteras sondstaringngen samtidigt som den trycks ned
Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att rotera sondstaringngen
36
aumlr det moumljligt att utvaumlrdera mantelfriktionen Spetsmotstaringndet registreras
automatiskt med hjaumllp av en mekanisk skrivare som en funktion av djupet
Maximal neddrivningskraft aumlr 10 kN
Mantelmotstaringndet intill sondspetsen kan vid hollaumlndsk trycksond bestaumlmmas med hjaumllp av en saumlrskild friktionshylsa som aumlr placerad ovanfoumlr spetsens kragshy
formade del Mantelfriktionen bestaumlms genom att foumlrst trycka ned spetsen varshy
vid spetsmotstaringndet maumlts Daumlrefter trycks spetsen och friktionshylsan ned sam-
tidigt och summan av mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd maumlts Mantelmotstaringnshy
det antas motsvara skillnaden mellan de tvaring maumltningarna Detta foumlrfarande paringshy
verkar emellertid det beraumlknade mantelmotstaringndet
Trycks hylsa och spets ner samtidigt blir naumlmligen spetsmotstaringndet som regel houmlgre aumln om de trycks ner var foumlr sig Mantelfriktionen laumlngs hylsan oumlkar naumlmshy
ligen oumlverlagringstrycket vid spetsens nivaring och daumlrmed spetsmotstaringndet saringsom
illustreras i fig 2 (Raedschelders 1961) Sanglerat (1972) har uppskattat oumlkshyningen av spetsmotstaringndet till 8 ~ 10 naumlr friktionshylsa och spets trycks ner
samtidigt Dessa resultat pekar paring att mantelmotstaringndet oumlverskattas med det
foumlrfarande som tillaumlmpas i Holland
Under senare aringr har utvecklats trycksonder daumlr spetsmotstaringndet och mantelmotshy
staringndet maumlts separat intill sondspetsen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare Ett
exempel paring en saringdan trycksond aumlr den som har utvecklats av Borro AB
Foumlrutom de ovannaumlmnda sonderna finns en hollaumlndsk (Fugro) och en fransk
(Andina) trycksond dar mantelmotstaringndet maumlts separat Vid den senare sonden
maumlts mantelmotstaringndet med hjaumllp av en separat belastningsring (Sanglerat 1972)
Maumltningar visar att mantelmotstaringndet i sand aumlr som regel stoumlrst alldeles ovanfoumlr sondspetsen Det specifika mantelmotstaringndet minskar i de flesta fall allteftersom
sonden traumlnger ned i jorden Denna minskning kan bero paring att sondharinglet foumlrstoras naringgot under nedtryckningen genom att sondstaringngen ofta aumlr naringgot krokig I extrem-
fall kan aumlven det totala mantelmotstaringndet minska med oumlkat djup beroende paring att
exempelvis en sten framfoumlr sondspetsen foumlljer med vid sonderingen och foumlrstorar sondharinglet Ett saumltt att minska staringngfriktionen och att oumlka nedtraumlngningen av sonshy
den samt att underlaumltta maumltningen av mantelmotstaringndet naumlrmast sondspetsen aumlr att paring jaumlmna avstaringnd punktvis oumlka staringngdiametern saring att borrharinglet foumlrstoras
37
Maumlthylsans placering i foumlrharingllande till spetsen paringverkar mantelfriktionen intill
ett avstaringnd som aumlr beroende bl a av jordens inre friktionsvinkel Foumlr att faring j aumlmshy
foumlrbara vaumlrden paring mantelfriktionen boumlr denna maumltas alldeles intill sondspetsen
Paring detta saumltt skulle erfarenhet som tidigare erharingllits med bl a hollaumlndsk sond
kunna utnyttjas vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksresultaten
I fig 3 visas hur mantelfriktionen vid hollaumlndsk sond varierar vid olika jordshy
material och spetsmotstaringnd (Begemann 1965 a) Man kan se att mantelfriktionen
minskar i foumlrharingllande till spetsmotstaringndet ju groumlvre jordmaterialet aumlr Genom
att samtidigt maumlta spetsmotstaringnd och mantelfriktion aumlr det saringledes moumljligt att
bedoumlma sammansaumlttningen av jordmaterialet intill sondspetsen De av Begeshy
mann angivna sambanden kan emellertid endast anvaumlndas foumlr naturligt avlagrade
jordar under grundvattenytan
Jaumlmfoumlrelser av Sanglerat (1972) med belastningsfoumlrsoumlk har dessutom visat att
de samband som angivits av Begemann (1965 a) foumlr sand och grus aumlr ca 50 foumlr
houmlga foumlr att direkt kunna anvaumlndas foumlr att beraumllrna paringlars baumlrfoumlrmaringga
Enligt Sanglerat (1972) gaumlller foumlljande samband mellan jordart sondmotstaringnd
och kvoten mellan mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd
Tabell 3 Samband mellan spetsmotstaringnd mantelfriktion och jordmaterialets sammansaumlttning (efter Sanglerat 1972)
o statt Mantelmotstaringnd JordartSpetsmotstand qspe s spetsmotstaringnd 2 2 fstat stat(MNm ) (kpcm ) mantel qspets
lt30 lt 30 lt o 001 Loumlst lagrat grus
gt30 gt 30 gt 0006 Sand med snaumlckskal
gt 30 gt 30 0 006-0 02 Sand och grus
gt30 gt 30 002 -004 Siltig sand sandig silt lerig sand och silt
gt 30 gt 30 004 -008 Lera
lt 06 lt6 gt006 Organisk lera torv gyttja och dy
38
30 ~----------------~
N E z 20 Finjordsholt I
(IJ () (lt 16]-l)
-0 C C 0 oo ll ll middot-
ll0 QJE _ 10 ll
-+- C (IJ middot-0 0 (J) 0
0 0 ~1 ~2 ~3 ~4
Mantelfriktion MNm2 Skin friction resistance
Fig 3 Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelfriktion vid hollaumlndsk sond vid olika jordmaterial (efter Begemann 1965)
Relationship between point resistance and skin friction resistance for the Dutch cone penetrometer (after Begemann 1965)
4
A
bull I Po
Ht bull 4 b Igt
Bl l1 1
Fig 4 Definition av oumlverlagringstryck och plattbredd
Definition of overburden pressure and slab width
39
st staMan kan se ur denna tabell att kvoten f att q tt oumlkar med minskad kornshyman e1 spe s storlek Ovanstaringende indelning kan emellertid ej anvaumlndas vid lera eller silt naumlr
dessa jordars sensitivitet aumlr houmlg
Vesic (1967) rapporterar att kvoten fstatt qstatt varierar foumlr sand mellan man e1 spe s 0 006 och 0 0165 Schmertmann (1970) erhoumlll foumlr sand vaumlrden mellan 0 005 och
0 020 Schmertmann (1970) har foumlreslagit foumlljande utvaumlrdering
Tabell 4 Variation av fstatt qstatt vid olika relativ lagringstaumlthet (efterman e1 spe s
Schmertmann 1970)
Sand Loumls Normal Fast
Relativ lagringstaumlthet (D ) 03 06 09r
J ordtryckskoefficient (K) 1 2 4
2Sondmotstaringnd MN m 2 8 22 stat
(qspets) 2Mantelfriktion MNm 0033 0067 0075
(fstat )mantel
fstat stat 160 1120 1165mantel qspets
Emellertid paringverkar friktionshylsans utformning foumlrharingllandet mellan mantelfrikshy
tion och spetsmotstaringnd saringsom framharingllits tidigare
Dimensionering av plattor med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering anvaumlnds i Mellaneuropa i stor utstraumlckning vid dimensionering
av plattor och paringlgrundlaumlggningar Det aumlr rimligt att trycksondering borde kunna
anvaumlndas aumlven i Sverige foumlr att uppskatta saumlttningar av plattor och paringlgrupper
grundlagda paring friktionsjord
Vid dimensionering av plattor liksom av paringlgrupper skall grundkonstruktionen
dels uppfylla kravet att saumlkerheten mot brott (kollaps) aumlr tillraumlckligt houmlg och att
saumlttningarna vid normala belastningsfall ej blir saring stora att den ovanliggande
40
konstruktionen skadas Normalt vaumlljs en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 med
avseende paring grundkonstruktionens brottsaumlkerhet Vid grundlaumlggning paring plattor
blir dock som regel de saumlttningar som kan tillaringtas vid normala belastningsfall
utslagsgivande vid dimensioneringen naumlr plattbredden aumlr stoumlrre aumln ca 1 m
Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning (tillaringtet grundtryck) foumlr plattor paring
sand tillaumlmpas i Kanada i vissa fall den grova tumregeln
stat qspets
Enligt Sanglerat (1972) kan man vid dimensionering av plattor paring sand tillaringta ett
betydligt houmlgre grundtryck aumln det ovan angivna vaumlrdet Sanglerat rekommenderar
ett tillaringtet grundtryck som aumlr en tiondel av spetsmotstaringndet vid statisk sondering
dvs
1 stat qtill = 10 qspets
Ovanstaringende samband kan enligt Sanglerat aumlven anvaumlndas foumlr fast lera och sandig
lera
Sanglerat anger aumlven den tumregeln att saumlttningar ej utgoumlr naringgot problem naumlr sta 2
spetsmotstaringndet q tt gt 1 2 MNm Man boumlr emellertid vara foumlrsiktig naumlr spe s
man anvaumlnder dessa grova tumregler utanfoumlr geografiska omraringden foumlr vilka de
har utvecklats innan man faringtt tillraumlcklig erfarenhet om resp metoders tillaumlmpshy
barhet Sanglerats tumregler torde emellertid ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnshy
ning saringsom naumlmns i det foumlljande
Plattors brottlast
Plattors brottlast beraumlknas som regel ur den generella ekvationen (bl a Terzaghi
1943 Meyerhof 1951)
daumlr K Ky och K aumlr faktorer som aumlr beroende av fundamentets form N NyC q C
och Nq aumlr baumlrfaktorer som aumlr beroende av jordens inre friktionsvinkel cp Baumlr
fundamentets bredd och p aumlr oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn enligt0
fig 4 Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning vaumlljs vanligtvis en saumlkerhetsfakshy
tor med avseende paring brottlasten som aumlr lika med 3 0
41
Foumlr friktionsjord (c=o) foumlrenklas ovanstaringende ekvation till
Muhs amp Weiss (1971) rapporterar foumlr finsand mellansand och grusig sand foumlljande st 2
samband mellan baumlrfaktorerna Ny och N och sondmotstaringndet q att (MNm )q ~es
N = 6 3 qstat -5 och y spets
= 9 qstatN 5 1 q spets -
Spridningen i foumlrsoumlksresultaten var relativt liten troligen fraumlmst beroende paring att
endast naringgra faring jordmaterial har undersoumlkts De av Muhs och Weiss angivna samshy
banden boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas med foumlrsiktighet och endast foumlr grova oumlverslagsberaumlkshy
ningar om de tillaumlmpas paring andra jordmaterial aumln de som undersoumlkts
De Beer (1963) har framharingllit den minskning av jordens inre friktionsvinkel och av
brottlasten som sker naumlr belastningen oumlverstiger ca 10 MNm2
och jordpartiklarna
boumlrjar krossas Denna minskning aumlr av betydelse vid utvaumlrdering av baumlrfaktorerna
Ny och Nq
Foumlr kohesionsjord ( cp = o) erharinglls foumlljande samband eftersom Ny= 0 Nq = 1 0
och Kq =10
q -KcN +pbrott - c u c o
Foumlr en kvadratisk platta (K = 1 3) och en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 foumlrenklas C
ovanstaringende ekvation till
och foumlr en laringngstraumlckt platta (K = 1 0) till C
Jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet c erharinglls ur sambandet u
1 stat cu = 15 q spets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet mellan grundlaumlggningsnivaringn och spe s
ett djup under denna nivaring som motsvarar 2B daumlr B aumlr plattbredden Eftersom
42
sambandet mellan sondmotstaringnd och skjuvharingllfasthet aumlr osaumlkert blir aumlven beraumlkshy
ningen av brottlasten osaumlker naumlr det ovannaumlmnda sambandet anvaumlnds
Plattors saumlttningar
En plattas saumlttning beraumlknas som regel genom att man delar in jorden under
plattan i snitt Daumlrefter uppskattas saumlttningen foumlr varje snitt fraringn den beraumlknade
spaumlnningsoumlkningen i jorden enligt Boussinesqs spaumlnningsekvation och fraringn jorshy
dens kompressionsmodul Kompressionsmodulen erharinglls ur resultaten fraringn
trycksondering kompressometerfoumlrsoumlk enligt SGI pressiometerfoumlrsoumlk eller
oumldometerfoumlrsoumlk Vanligtvis bestaumlms kompressionsmodulen med flera olika
metoder Den baumlsta uppskattning av saumlttningarnas storlek i kohesionsjord ershy
haringlls som regel fraringn oumldometer- och pressiometerfoumlrsoumlk Resultaten fraringn
kompressometer- och pressiometerfoumlrsoumlk blir osaumlkra foumlr sand och grus under
grundvattenytan Denna osaumlkerhet foumlrorsakas fraumlmst av svaringrigheter att erharinglla
ostoumlrda prover foumlr kompressometerfoumlrsoumlken och att foderroumlr eller borrvaumltska
(bentonit) erfordras foumlr att haringlla borrharinglet oumlppet vilket kan paringverka pressioshy
meterresultaten Foumlr sand och grus under grundvattenytan torde en saumlttningsshy
beraumlkning baserad paring resultat fraringn trycksondering ge en baumlttre oumlverensstaumlmmelshy
se med uppmaumltta saumlttningar aumln kompressometer- eller pressiometerfoumlrsoumlk
Det existerar foumlr naumlrvarande tre olika metoder foumlr att beraumlkna saumlttningar i sand
ur resultaten fraringn sonderingsfoumlrsoumlk naumlmligen Meyerhofs metod Buisman-De
Beers metod och Schmertmanns metod
Me_yerhofs metod Denna metod (Meyerhof 1965) foumlr beraumlkning av saumlttningar i
friktions jord baseras paring det samband mellan grundtryck saumlttning och resultat
fraringn Standard Penetration Test (SPT-foumlrsoumlk) som foumlreslagits av Terzaghi amp
Peck (1948) Meyerhof utgaringr ifraringn att qstatt = 0 4 N daumlr qstatt aumlr spetsmot-2 ~es ~es
staringndet (MNm ) vid statisk sondering och N (antal slag30 5 cm sjunkning) aumlr
sondmotstaringndet vid SPT-foumlrsoumlk Meyerhof foumlreslaringr foumlljande ekvationer foumlr beshy
raumlkning av det tillaringtna grundtryck som motsvarar en uppskattad stoumlrsta totalshy
saumlttning av 2 5 cm och en uppskattad stoumlrsta saumlttningsskillnad av 1 8 cm
stat qspets
qtill = foumlr B ~ 12 m och30
stat (1 + 0 3 ) 2 qspets B
foumlr B gt 12 m50
43
eller
stat qspets
qtill = foumlr plattor med normal bredd40
daumlr B aumlr plattbredden (m) och qstatt aumlr det genomsnittliga spetsmotstaringndet fraringn spe s
grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup som motsvarar plattbredden B Tillaringtet
grundtryck reduceras med 50 om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen vid eller oumlver
grundlaumlggningsnivaringn Om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen mellan grundlaumlggningsshy
nivaringn och ett djup 15 B under grundlaumlggningsnivaringn reduceras det tillaringtna grundshy
trycket raumltlinjigt
Det aumlr av intresse att jaumlmfoumlra de uttryck som foumlreslagits av Meyerhof med
Sanglerats ovannaumlmnda tumregel Man kan se att den sistnaumlmnda ger en tillaringten
grundparingkaumlnning som aumlr tre till fyra garingnger stoumlrre aumln den som erharinglls enligt
Meyerhofs mera noggranna beraumlkningsmetod Det boumlr dock paringpekas att Terzaghi
och Pecks beraumlkningsmetod som Meyerhofs metod grundar sig paring i genomsnitt
ger en saumlttning som aumlr ca 30 till 50 av den uppskattade maximala totalsaumlttshy
ningen (25 cm) Jaumlmfoumlrelser av Schmertmann (1970) mellan beraumlknade och uppshy
maumltta saumlttningar visar att saumlttningarna fraumlmst foumlr smaring plattor oumlverskattas enligt
Meyerhofs beraumlkningsmetod medan saumlttningarna foumlr stora plattor kan undershy
skattas Sanglerats tumregel torde daumlrfoumlr ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnning
Buisman-De Beers metod Vid beraumlkningar av saumlttningar i friktionsjord fraumlmst
foumlr loumlst lagrad sand utgaringr man i Holland och Belgien fraringn den konventionella
ekvationen
Lih C C log ( v o
I
~ Ao)h= 1 + e oo0
daumlr (Lihh) aumlr jordens relativa hoptryckning C och e aumlr jordens kompressions-c 0
index resp portal o och Licr aumlr effektivtrycket foumlre belastning resp effektiva 0
spaumlnningsoumlkningen Denna ekvation kan omskrivas till
I I
aringh = 23 1 (cro +10)h C og
00
daumlr C aumlr en koefficient som aumlr lika med 2 3 (1 + e )C Naumlr spaumlnningsoumlkningen0 C
1 o aumlr liten i foumlrharingllande till u kan ovanstaringende ekvation foumlrenklas till 0
44
1h I 1- = ~ o C Cl = 11v Mh 0
daumlr M aumlr den s k kompressionsmodulen Ovanstaringende ekvation angavs foumlrst av
Buisman (De Beer 1967)
Vid saumlttningsberaumlkningar enligt Buisman-De Beers metod antas att spaumlnningsshy
foumlrdelningen under en belastad platta aumlr jaumlmn Foumlr en stel platta motsvarar
medelsaumlttningen den som beraumlknas foumlr en boumljlig platta med konstant kontakttryck
i den karakteristiska punkten Vidare bortses fraringn de deformationer som erharinglls
under den nivaring daumlr spaumlnningsoumlkningen i jorden aumlr mindre aumln 10 av det ursprungshy
liga oumlverlagringstrycket
Buisman (De Beer 1967) har foumlreslagit foumlljande samband mellan kompressionsshy
modulen M och spetsmotstaringndet som aumlr baserat paring elasticitetsteorin
= M = 1 5 qstat spets
Aumlven Verheyden (1955) De Beer amp Martens (1957) och Webb (1970) har diskuteshy
rat det av Buisman foumlreslagna sambandet Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1964) och
Schmertmann (1970) visar att Buisman-De Beers metod oumlverskattar saumlttningarshy
nas storlek med ca 100 (Buisman-De Beers metod ger saringledes resultat som
ligger paring den saumlkra sidan) Det skulle vara moumljligt enligt Meyerhof (1964) att
oumlka det antagna vaumlrdet paring kompressionsmodulen M fraringn 15 qstatt till spe s 1 9 qstatt utan att den maximala saumlttningen blir stoumlrre aumln 2 5 cmspe s
Enligt Bachelier amp Parez (1965) Gielly et al (1970) och Sanglerat (1972) kan
ovanstaringende ekvation foumlr kompressionsmodulen omskrivas till
stat ca~ = M = ex qspets
daumlr ex aumlr en koefficient som aumlr beroende av den omgivande jordens egenskaper
st 2Sanglerat har paringpekat att koefficienten ex foumlr q att gt 2 MNm i stort sett aumlr obeshyspe s roende av jordmaterialet Sanglerat anger foumlljande vaumlrden paring koefficienten a vid beraumlkning av plattors saumlttning vid en spaumlnningsoumlkning i jorden av ca 100 kNm2
45
Tabell 5 Koefficienten a vid olika jordmaterial (efter Sanglerat 1972)
oJord Sondmotstand q stat
t Koefficienten a spe s MNm
2
Laringgplastisk lera lt 0 7 3 11 s 071120 2 11 5
gt 20 1 11 2 5
Laringgplastisk silt gt 20 3El6
lt 20 1 El 2
Houmlgplastisk lera gt 20 2 11 6
och silt lt20 1 a 2
Sand lt50 2
gt 100 15
Krita 201130 2 a 4
gt30 15 a 3
Foumlrsoumlksresultat publicerade av Bachelier amp Parez (1965) och av Meigh amp
Corbett (1970) pekar paring att de av Sanglerat angivna vaumlrdena paring a aumlr av raumltt
storleksordning och att dessa kan anvaumlndas foumlr grova oumlverslagsberaumlkningar
Stor foumlrsiktighet boumlr iakttas speciellt naumlr dessa samband anvaumlnds vid loumls lera
eller silt saumlrskilt om dessa jordar inneharingller organiskt material
Vesic (1970 a) har foumlr friktionsjord foumlreslagit foumlljande uttryck foumlr kompressionsshy
modulen M som tar haumlnsyn till friktionsjordens relativa lagringstaumlthet och spetsshy
motstaringndet
M = 2 (l + D2) stat r qspets
Enligt detta uttryck varierar koefficienten a fraringn 2 foumlr loumlst lagrad sand till 4 foumlr
fast lagrad sand
Aumlven Thomas (1968) har bl a funnit att det foumlr torr sand finns ett klart samband
mellan kompressionsmodul och sondmotstaringnd som aumlr oberoende av oumlverlagrings -
tryck partikelform och gradering Foumlrsoumlk utfoumlrda av Schultze amp Melzer (1965)
visar daumlremot att kompressionsmodulen foumlrutom sondmotstaringndet aumlven varierar
med oumlverlagringstrycket
46
Muhs amp Weiss (1971) anger foumlljande samband mellan kompressionsmodulen M 2 stat 2 stat 2o(MNm ) och sondmotstandet q t (MN m ) vid q t gt 3 0 MN m spe s spe s
M = 265 + 28 qstat spets
Van Wambeke (1962) har jaumlmfoumlrt resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och pressioshy
meterfoumlrsoumlk Kvoten kompressometermodul och sondmotstaringnd (E qstatt ) var p spe s ca 2 3 foumlr silt och 1 1 foumlr sand J ezequel amp Goulet (1965) erhoumlll foumlr sand ett
vaumlrde paring denna kvot som var 2 0
Schmertmanns beraumlkningsmetod Teoretiska beraumlkningar och foumlrsoumlk har visat
att deformationen i friktionsjord ej aumlr stoumlrst omedelbart under en belastad
platta saringsom antas vid Buismans metod Vid foumlrsoumlk utfoumlrda exempelvis av
Eggestad (1963) erhoumllls den stoumlrsta vertikala deformationen paring ett avstaringnd under
en belastad platta som motsvarade 75 av plattbredden Foumlrsoumlken visade dessshy
utom att deformationen foumlr sand mer var beroende av skjuvspaumlnningsoumlkningen i
jorden aumln av oumlkningen av det vertikala oumlverlagringstrycket
Saumlttningen ouml foumlr en belastad platta kan enligt Schmertmann (1970) beraumlknas ur
ekvationen
I ~ LizM
daumlr Iz aumlr en influensfaktor Li p aumlr belastningsoumlkningen vid grundlaumlggningsnivaringn
samt c1 och c2 aumlr koefficienter som tar haumlnsyn till oumlverlagringstrycket vid
grundlaumlggningsnivaringn resp krypning i jorden Dessa tvaring koefficienter erharinglls ur
ekvationerna
Po C =1-05-
1 p
daumlr p aumlr det effektiva oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn foumlre belastshyo ning och
tc2 = 1 + 02 log lt01)
daumlr t aumlr tiden efter belastning i aringr
47
Schmertmann foumlreslaringr paring grundval av belastningsfoumlrsoumlk sambandet
M = stat2 qspets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet bestaumlmt med hollaumlndsk sond spe s
fraringn grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup 2 B under denna Varierar sondmot-
staringndet indelas jorden under en platta foumlrst i olika snitt varefter saumlttningen
mellan tvaring snitt uppskattas med hjaumllp av influensvaumlrdet i fig 5 Enligt
Schmertmann (1970) behoumlvs ingen korrektion goumlras foumlr den belastade ytans
form vid beraumlkning av saumlttningarna Foumlrsoumlksresultat pekar naumlmligen paring att
plattformen ej har naringgon stoumlrre inverkan paring saumlttningarnas storlek i friktionsshy
jord Schmertmanns beraumlkningsmetod ger dock foumlr stora saumlttningar vid foumlrbeshy
lastad sand
Schmertmanns metod liknar Buisman-De Beers metod genom att jordens
kompressibilitet antas vara proportionell mot sondmotstaringndet Den saumlttning
som erharinglls enligt Schmertmanns beraumlkningsmetod blir emellertid laumlgre aumln
Buisman-De Beers metod eftersom ett houmlgre vaumlrde anvaumlnds paring kompressionsshy
modulen M och jordens deformation naumlrmast den belastade plattan antas vara
liten
Dimensionering av paringlar och paringlgruwer med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering vid dimensionering av paringlar har sedan 1940-talet anvaumlnts i
Holland (Huizinga 1948 och 1951) och i Belgien (Verdeyen 1953) Aumlven i
Sydafrika har metoden faringtt anvaumlndning (Kantey 1951) liksom i Turkiet
(Artikoglu 1961) och Jugoslavien (Bogdanovic 1961) Anvaumlndning av statisk
sondering i USSR foumlr dimensionering av paringlar har diskuterats av Shashkov (1965)
En sammanfattning av beraumlkningsmetoder foumlr paringlar har gjorts av Broms (1965)
Statisk sondering anvaumlnds aumlven vid bestaumlmning av erforderlig paringllaumlngd i Holland
Belgien och Frankrike I Holland har sondering ocksaring utnyttjats foumlr att uppskatta
motstaringndet under sjaumllva slagningen (van Weele 1961) Nivaring foumlr paringlstopp uppskatshy
tas i vissa fall daumlr det totala sondmotstaringndet vid hollaumlndsk sond aumlr ca 45 a 50 kN
Emellertid torde denna tumregel ge osaumlkra resultat naumlr paringllaumlngden oumlverstiger
12 a 15 m och mantelfriktionen svarar foumlr en relativt stor andel av en paringles baumlrshy
foumlrmaringga
48
lnfluensfaktor 12 I nfluence factor
08
Influens faktor 1215 lnfluence factor
20 -------------------
Fig 5 Antagen influensfaktor (efter Schmertmann 1970)
Assumed influence factor (after Schmertmann 1970)
0 2Spetsmotstaringnd MN m2 Spetsmotstand MN m Point resistance Point resistance
0~_~10___2~0__300
N Paringld iameter NE E i mm
--0 ~ 50 z 50 - a - a degd6 P1le diameter _ 0 _ ~ in mm - V) ~u V) ~ gt a gt a
5 100 I ~ 5 100 c1omV 1Ol C __ Ol C C a __ 0 C a
-~ O Ou middotc g~Ol _ oshy Ol _
o O -3 i5 150 ~ Paringldiameter ~ ~ 150I _ _ _ a a a aYWj mmIgt gt gt gt o 0 o 0
200~----------~ 200----------
(a) Mycket fast lagring ( b) Fast lagring Very dense Dense
Fig 6 Penetrationsmotstaringnd vid olika diameter och relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance at different pile diameter and relative density (after Kerisel 1957)
49
Det boumlr aumlven observeras vid tillaumlmpning av ovanstaringende grova tumregel att
prefabricerade betongparinglar i Sverige drivs i regel betydligt djupare och haringrdare
aumln vad som aumlr vanligt paring kontinenten Paringlarna drivs ned till saringdana lager som
normalt ej kan narings med trycksondering Detta medfoumlr att statisk sondering vanshy
ligtvis ej anvaumlnds i Sverige till att uppskatta erforderlig paringllaumlngd
Paringlars brottlast
Detaljerade undersoumlkningar angaringende paringlars baumlrfoumlrmaringga har utfoumlrts av Kerisel
(1957 1961 och 1964) Kerisel amp Adam (1969) och av Vesic (1963 1964 1970 a
och 1970b) Kerisel har undersoumlkt baumlrfoumlrmaringgan hos paringlar och sonder med olika
diameter (35 45 110 216 och 320 mm) medan Vesi6s foumlrsoumlk i huvudsak varit
begraumlnsade till paringlar med 100 mm diameter Vid baringde Kerisels och Vesics foumlrshy
soumlk maumlttes mantel- och spetsmotstaringnd separat
I fig 6 7 och 8 visas spetsmotstaringndets variation vid sondering och paringlning i
friktionsjord vid varierande relativ lagringstaumlthet Under ett visst kritiskt djup
(ca 2 a 4 m foumlr det visade fallet i fig 8a) var spetsmotstaringndet konstant och
oberoende av djupet under markytan Vid fast lagrad sand uppnaringdde exempelshy
vis Kerisel maximalt penetrationsmotstaringnd paring 1 5 m djup (1gt = 45 mm) medan
det maximala spetsmotstaringndet foumlr en paringle med 300 mm diameter uppnaringddes
foumlrst paring 15 m djup (fig 6) Det kritiska djupet motsvarade ca 10 paringldiametrar
naumlr sanden var loumlst lagrad och ca 20 paringldiametrar naumlr den var fast lagrad En
betydligt stoumlrre intraumlngningslaumlngd erfordras saringledes foumlr att uppnaring ett graumlnsvaumlrshy
de om sanden aumlr fast lagrad aumln om lagringstaumltheten aumlr laringg
Haumlvning och sprickbildning erharinglls vid belastning runt en paringle naumlr intraumlngningsshy
djupet aumlr mindre aumln det kritiska Naumlr det kritiska djupet oumlverskrids upptraumlder
inga ytterligare foumlraumlndringar vid ytan
I fig 9 visas brottzonens utstraumlckning laumlngs en belastad paringle naumlr brott antas
ske laumlngs en spiralformad brottyta Man kan se att brottzonens laumlngd laumlngs
paringlen oumlkar med oumlkad inre friktionsvinkel foumlr den omgivande jorden Vid 1gt = 25deg
motsvarar brottzonens utstraumlckning ca sex paringldiametrar och vid 40deg ca 21 paringlshy
diametrar Brottzonens form och utstraumlckning har diskuterats bl a av
l 1Ierminier (1953) och De Beer (1961)
Vid beraumlkning av spetsmotstaringndet foumlr paringlar i sand anvaumlnds i Holland det genom-
50
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
2 3 4 5 6 7
Fastbull Oense
E 0 bull 0
c -Faumlltfoumlrsoumlkg-~ 2 middot~ (IJ
0 bull ( Loumlst Lagrad 0
00 fuktig sond)
0
0 Field tests o
Normal l~ose moist sond) 3
0 I 0
Loumls Loose
4
Fig 7 Variation av spetsmotstaringndet vid varierande djup (efter VesW 1964)
Variation of point resistance of pile at different depths (efter VesW 1964)
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
0 10 20 0 10 20 30
06m
Sond 2 o 4m Probe
Paringlegt~ (6 36cm)
Pile
c 0 0
o~ Paringle
A
__
gt6m
(111 36cm)
Pile
(o) Fast logri ng ( b) Mycket fast lagring Oense Very dense
Fig 8 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnd foumlr paringle och sondshymotstaringnd (efter De Beer 1961)
Comparison between the point resistance of a pile and penetration resistance (after De Beer 1961)
51
snittliga sondmotstaringndet inom ett omraringde som straumlcker sig en paringldiameter under
paringlspetsen och 3 75 paringldiametrar oumlver paringlspetsens nivaring (van der Veen amp
Boersma 1957) En ytterligare faktor att beakta vid dimensionering av slagna
paringlar aumlr den packning som sker under nedslagningen Plantema amp Nolet (1957)
fann fraringn foumlrsoumlk med betongparinglar i sand att slagningen hade foumlrorsakat en packshy
ning ned till ca 1 m djup under paringlspetsen Motstaringndet vid sondering och spetsshy
motstaringndet foumlr en paringle visas i fig 10 foumlr ett skiktat material Sondmotstaringndet
oumlkar redan innan sonden traumlnger ned i det underliggande fastare materialet
beroende paring att brottytan i jorden straumlcker sig ca 15 paringldiametrar under paringlshy
spetsen Weiss (1964) rapporterar en inverkan redan paring 05 m avstaringnd oumlver ett
loumlsare skikt foumlr en trycksond med 36 mm diameter
Paring samma saumltt paringverkar ett ovanliggande loumlsare lager spetsmotstaringndet naumlr sonshy
den eller paringlen har traumlngt ned i ett underliggande fastare lager beroende paring att
brottytorna naringr aumlven ovanfoumlr paringlspetsen Denna effekt oumlkar med oumlkad sondshy
eller paringldiameter Variationer i lagringstaumlthet ger saringledes upphov till stoumlrre
variationer i spetsmotstaringnd foumlr en sond aumln foumlr en paringle beroende paring skillnader i
diameter
Dimensionering av paringlar slagna i friktionsjord sker i Holland som regel med
hjaumllp av trycksondsresultat Spetsmotstaringndet hos en paringle antas daumlrvid motsvara
sondmotstaringndet Vid beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan (brottlasten) bortser man som
regel fraringn mantelfriktionen V al av saumlkerhetsfaktor har diskuterats bl a av van
der Veen (1953) Normalt anvaumlnds en saumlkerhetsfaktor F = 20 a 25 (Verheyden
1955 van der Veen amp Boersma 1957)
Vid belastningsfoumlrsoumlk med 25 paringlar erhoumlll Huizinga (1948) en brottlast som
varierade mellan 100 och 150 av sondmotstaringndet Van der Veen amp Boersma
erhoumlll vid 15 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar en brottlast varierande mellan 5 0
och 150 Genomsnittsvaumlrdet motsvarade det uppmaumltta sondmotstaringndet
Skillnaden mellan paringlars spetsmotstaringnd och sondmotstaringndet oumlkar med oumlkat 2sondmotstaringnd Vid ett sondmotstaringnd laumlgre aumln 7 5 MNm har Fram (1948) och
Plantema (1948) rapporterat god oumlverensstaumlmmelse mellan sondmotstaringnd och
paringlars spetsmotstaringnd medan en skillnad erhoumllls naumlr sondmotstaringndet oumlversteg
detta vaumlrde Kerisels undersoumlkningar (Kerisel 1961) visar att spetsmotstaringndet
per ytenhet minskar med oumlkad spetsdiameter Liknande resultat har rapporteshy
rats av van der Veen (1953)
52
D ++-
25 D
r () 20 D r
C () r E
degi C 15 D LogaritmiskE ~ spiral middot-C
() 10 D Logarithmic~--= oc C
C 5D spiral c
C C -~ () 0 Cl 0
5 D
Fig 9 Utstraumlckning av brottzon laumlngs en belastad paringle
Extent of failure surface for a loaded pile
fe- Sond motstaringnd Penetration resistance of probe
~Spetsmotstaringnd foumlr paringle Point resistance of pi le
c - ---- - C C -~ ()00 - -___ Relativ lagrings-
taumlthet ) middot Relative density
I I _
1(
Fig 10 Sondmotstaringnd och spetsmotstaringnd foumlr paringle vid skiktad jord
Penetration resistance and point resistance of pile for stratified soil
53
Erfarenheterna fraringn trycksondering i Tyskland foumlr dimensionering av paringlar aumlr
ocksaring gynnsamma Petermann (1961) rapporterar god oumlverensstaumlmmelse melshy
lan paringlars baumlrfoumlrmaringga och uppmaumltt sondmotstaringnd Menzenbach (1961) har anashy
lyserat resultaten fraringn 88 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar och jaumlmfoumlrt dessa med
uppmaumltt sondmotstaringnd De slagna paringlarna befanns ha en naringgot houmlgre baumlrfoumlrmaringga
aumln platsgjutna paringlar beroende paring den packning som erharinglls under nedslagningen
av en paringle God oumlverensstaumlmmelse mellan resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och
paringlbaumlrighet erhoumllls naumlr sondmotstaringndet och paringlarean var mindre aumln 10 MNm2
resp 2 000 cm2 Muhs (1961) rapporterar att spetsmotstaringndet foumlr en paringle vid
fast och mycket fast lagrad sand (qstatt gt 18 MNm2) kan vara betydligt laumlgrespe s
aumln sondmotstaringndet
Pellegrino (1961) rapporterar att resultaten fraringn belastningsfoumlrsoumlk paring paringlar
slagna i jord av vulkaniskt ursprung (vulkanisk aska o dyl) och resultat fraringn
sonderingsfoumlrsoumlk staumlmde vaumll oumlverens fraumlmst oumlver grundvattenytan Ocksaring
Jezequel amp Goulet (1965) har funnit god oumlverensstaumlmmelse mellan paringlbaumlrighet
och sonderingsmotstaringnd Avvikelsen mellan uppmaumltt och beraumlknad brottlast
var vid dessa foumlrsoumlk 15 till 20 Aumlven Artikoglu (1961) rapporterar positiva
erfarenheter mellan sondmotstaringndet bestaumlmd med hollaumlndsk sond och paringlars
baumlrfoumlrmaringga Paringlarna hade vid dessa foumlrsoumlk slagits genom ett lerlager ned till
ett underliggande sand- och gruslager Goda erfarenheter med hollaumlndsk sond
rapporteras aumlven fraringn Jugoslavien (Bogdanovi6 1961)
Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1965) mellan mantelmotstaringndet hos en paringle (fparinglet )mane1
och en sond (ftel) visar att kvoten varierar mellan omkring 1 25 och 3 0
Ett genomsnittsvaumlrde representerar sambandet
fparingle = 2 fstat mantel mantel
Begemann (1965 b) paringpekar dock att mantelfriktionen foumlr en paringle i ren sand
endast aumlr 50 av den som uppmaumlts med friktionshylsan till den hollaumlndska
trycksonden Denna effekt aumlr troligtvis foumlrorsakad av friktionshylsans utformshy
ning och av hur mantelfriktionen beraumlknas saringsom paringpekats i det foumlregaringende
Belastningsfoumlrsbk med paringlar (Meyerhof 1956) visar att
fparingle = 0 005 stat mantel qspets
54
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet fraringn markytan ned till paringlspet-spe s sens nivaring Spridningen i foumlrsoumlksresultat aumlr stor varfoumlr det av Meyerhof foumlreslag-na sambandet maringste anvaumlndas med foumlrsiktighet Mohan et al (1963) har emellershytid funnit att mantelfriktionen foumlr platsgjutna paringlar kan vara saring stor som ca 2 av det uppmaumltta spetsmotstaringndet vid trycksondering
Foumlr platsgjutna Frankiparinglar som allmaumlnt anvaumlnds bl a i Brasilien tillaringts vanshyligtvis enligt Costa Nunes (1961) ett grundtryck qtill = qstatt 6 foumlr sand och
tt ~es qtill = qp~ts8 foumlr lera
Foumlr kohesionsjord kan spetsmotstaringndet foumlr en paringle generellt beraumlknas ur ekvashytionen
aringl qp e = cN + p
spets c o
Normalt antas att N = 9 Foumlrsoumlksresultat visar emellertid att baumlrfaktorn NC C minskar naringgot med oumlkad paringldiameter
Mantelkohesionen fparinglet kan beraumlknas ur ekvationen mane1
fparingle = ~ C mantel u
Koefficienten ~ aumlr beroende av paringlmaterialet paringltypen (slagen eller platsgjuten paringle) och av paringlformen (rak eller konisk) saringsom diskuterats av bl a Broms (1965) och ~ minskar med oumlkad skjuvharingllfasthet c u
Paringlars saumlttnhYL
Paringlars saumlttning i sand kan enligt Vesiouml (1967 och 1970 a) och Jezequel amp Goulet (1965) uppskattas paring liknande saumltt som saumlttningen foumlr plattor Jorden under en paringle indelas daumlrvid i snitt och spaumlnningsfoumlrdelningen beraumlknas ur Boussinesqs spaumlnningsekvation Kompressionsmodulen M erharinglls enligt Vesiouml ur uttrycket
daumlr q aumlr paringlens spetsmotstaringnd Koefficienten ~ varierar mellan 6 och 9 foumlr0
platsgjutna paringlar och mellan 25 och 50 foumlr slagna eller nedpressade paringlar
55
Emellertid kan ~ paringverkas av paringldiametern saringsom paringpekats av Vesic Foumlr slagshy
na paringlar har foumlljande samband foumlreslagits
2M = 25 q (1 + D )
o r
och foumlr platsgjutna paringlar
2M = 5 5 q (1 + D )
o r
Skillnaden i koefficienten p mellan platsgjutna paringlar och slagna paringlar pekar paring
den stora inverkan som slagningen har paring lagringstaumltheten hos den omgivande
friktionsjorden Plantema amp Nolet (1957) observerade fraringn sonderingsfoumlrsoumlk att
jorden efter slagning av betongparinglar hade erharingllit en oumlkad lagringstaumlthet ned till
2 5 m under paringlspetsen Runt de slagna paringlarna observerades en packning upp
till 1 0 m fraringn paringlarnas yta
Foumlr paringlar slagna i lera beraumlknas saumlttningarna paring samma saumltt som foumlr plattor
Jorden under paringlgruppen delas in i snitt Saumlttningen foumlr varje snitt beraumlknas
Vid beraumlkningarna antas lasten fraringn paringlgruppen oumlverfoumlras till den omgivande
jorden vid paringlgruppens nedre tredjedelspunkt
Kontroll av jordpackning medelst trycksondering
Under senare aringr har statisk sondering anvaumlnts i allt stoumlrre utstraumlckning vid
kontroll av packade fyllningar av fraumlmst friktionsmaterial Vid uppraumlttandet av
en packningsspecifikation maringste haumlnsyn tas till oumlkningen av sondmotstaringndet med
djupet naumlrmast markytan
Hollaumlndsk sond anvaumlndes tex vid kontroll av fyllningen foumlr landningsbanorna vid
den nya flygplatsen i Leopoldville (Verheyden 1955)
Sanglerat (1972) anger flera exempel paring packade grusfyllningar avsedda som
undergrund foumlr byggnader som kontrollerats genom sondering I Sydafrika har
statisk sondering anvaumlnts foumlr packningskontroll vid vibroflotation (Webb amp Hall
1969) I fig 11 visas ett exempel paring den aumlndring av sondmotstaringndet som erhoumllls
vid packning med vibroflotation i en siltig finsand Avstaringndet mellan vibroflotashy
tionspunkterna var 1 8 m
56
0 2Sondmotstand MNm
Djup Jord Penetration m Soil resistanceDepth 0 5 10 15
__Ljusbrun finsand -shy_gtLight brown middot2 lt--Efter vibroflotationfine sand ( After vibroflotation _3 Ljusbrun sil tig 4 fin sand
I 5 Light brown middot
sil ty fine
6 sand gt L------------LLLltcL__C~ Foumlre vibroflotation
Before vibroflotation
Fig 11 Packningskontroll med hollaumlndsk sond vid vibroshyflotation (efter Webb amp Hall 1969)
Compaction control with Dutch cone penetrometer at vibroflotation (after Webb amp Hall 1969)
57
Costa Nunes amp Porto (1965) anger ett fall daumlr hollaumlndsk sond anvaumlndes foumlr att
kontrollera packningen vid Frankis sandpelarmetod Daumlrvid packas loumls sand
genom att man foumlrst slaringr ned ett staringlroumlr i jorden Roumlret fylls sedan med sand
allteftersom det dras upp
Sammanfattning
Trycksondering anvaumlnds i stor utstraumlckning i Holland Belgien och Frankrike
och aumlven i andra delar av vaumlrlden vid dimensionering av plattor och paringlar grundshy
lagda paring friktionsmaterial I Sverige har trycksondering ej anvaumlnts i naringgon
stoumlrre utstraumlckning vid beraumlkning av plattors eller paringlars baumlrfoumlrmaringga eller
saumlttning Ur sonderingsresultaten aumlr det moumljligt att bestaumlmma jordlagerfoumlljden
och jordlagrens relativa lagringstaumlthet Jordlagrens sammansaumlttning kan ofta
uppskattas om spetsmotstaringnd och mantelfriktion maumlts samtidigt eftersom kvoten Ifstat statt 1 ok d ok d fmJord halt D t ar d t middot1middot t
l q som rege arme a middot s e essu om moJ 1gmante spe s att grovt uppskatta kohesionsjords skjuvharingllfasthet ur sondmotstaringndet Emeller-
tid paringverkas sondmotstaringndet av lerans sensitivitet vilket foumlrsvaringrar utvaumlrderingen
Fraumlmst plattors saumlttning i friktionsjord kan beraumlknas ur resultaten fraringn tryckshy
sondering enligt principer som foumlreslagits av Meyerhof (1965) De Beer
(1945) och Schmertmann (1970) Foumlrsoumlksresultat visar god oumlverensstaumlmmelse
med Schmertmanns beraumlkningsmetod medan Buisman-De Beers metod oumlverskatshy
tar saumlttningarnas storlek Trycksondering kan som regel ej anvaumlndas vid beraumlkshy
ning av plattors saumlttning i kohesionsjord
Vid beraumlkning av paringlars baumlrfoumlrmaringga antas att spetsmotstaringndet motsvarar sondshy2motstaringndet naumlr detta aumlr mindre aumln ca 10 MNm och paringldiametern aumlr mindre aumln
ca 50 cm Trycksondering kan dessutom anvaumlndas vid packningskontroll av fyllshy
ningar och naturligt lagrad jord
Summary
Static sounding methods are used existensively in Holland Belgium and France
and also in other parts of the world to estimate the bearing capacity and settleshy
ment of slabs and piles on cohesionless soils In Sweden static soundings are not
commonly used to calculate the bearing capacity and the settlements of slabs and
58
of piles It is possible to estimate from penetration tests the layer sequence and
the relative density If the skin friction resistance is measured at the same time
as the point resistance it is often possible to estimate the composition of the soil
Measurements indicate that the ratio fstatitc qst~titc increases with increasingman e1 -pom
percentage of fines in the soil It is in addition possible to estimate the shear
strength of cohesive soils from the measured penetration resistance However
the penetration resistance is affected by the sensitivity of the soil which comshy
plicates the evaluation of the test results
The settlement of slabs in cohesionless soils can be estimated from the static
penetration resistance by the methods proposed by Meyerhof (1965)
De Beer (1945) and Schmertmann (1970) Comparisons with test data indicate
that the Schmertmann method gives the best agreement with available test data
and that the Buisman-De Beer method overestimates the settlements Static
soundings can as a rule not be used at calculations of settlements for slabs on
cohesive soils
At the calculation of the bearing capacity of piles it is generally assumed that
the point resistance is approximately equal to the penetration resistance when 2this is less than 10 1VJNm and the pile diameter is less than 50 cm Static
sounding method can also be used to check the compaction of fills and of
naturally deposited soils
Referenser
ANDRESEN A 1969 Trykksondering i Norge Nordiskt sonderingsmoumlte i
Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrel Rapp
No 31 p 91-98 Stockholm
ARTIKOGLU N 0 1961 Determining ultimate bearing capacity of precast
reinforced concrete piles from deep sounding tests in Alsancak Harbour
Proc 5 Inst Conf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 3-9 Paris
BACHELIER M amp PAREZ L 1965 Contribution to the study of soil
compressibility by means of a cone penetrometer Proc 6 Int Conf Soil
MechaFound Engng Vol 2 p 3-7 Montreal
59
DE BEER E E 1945 Etude ltles fondations sur pilotis et ltles fondations
directes Chap II Lappareil de penetration en profondeur Ann Trav
Publ Belgique 19453 p 361-388
DE BEER EE 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFound Engng Vol 3 p 250-253 Paris
DE BEER E E 1963 The scale effect in the transposition of the results of
deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson
foundations Geotechnique 13(1963) 1 p 39-75
DE BEER E E 1967 Bearing capacity and settlement of shallow foundations
on sand Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke
Univ April 1965 p 15-33 Durham N Carolina
DE BEER EE amp MARTENS A 1957 Method of computation of an upper
limit for the influence of the heterogeneity of sand layers on the settlement
of bridges Proc4Int Conf Soil MechaFound Engng Vol 1 p 275-282
London
BEGEMANN HKS Ph 1965 a The friction jacket cone as an aid in detershy
mining the soil profile Proc6Int Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 17-20 Montreal
BEGEMANN HKSPh 1965 b The maximum pulling force on a single tension
pile calculated on the basis of results of the adhesion jacket cone Proc 6
IntConf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 229-233 Montreal
BERGDAHL U 1969 Diskussion Sekt III Statisk sondering Nordiskt sonshy
deringsmoumlte i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst Saumlrtro
PrelRapp No 31 p 120-122 Stockholm
BOGDANOVIC L 1961 The use of penetration tests for determining the
bearing capacity of piles Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 2 p 17-22 Paris
BONDARIK GK 1967 Dynamic and static sounding of soils in engineering
geology Trans All-Union Sci Res Inst for Hydrogeol a Engng Geol
New Series No 8 Israel Program for Sci Transl 137 p Jerusalem
60
BROMS B 1965 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden Beraumlkshy
ning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga Stat geot inst Saumlrtr o Prel Rapp
No 9 26 p Stockholm
BUISSON M 1953 Appareils frarnais de penetration enseignements tires des
essais de penetration AnnInst Techn Bat Trav Publ 6(1953)63-64
p 299-304 Sols et Fond No 13
COSTA NUNES A J da 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int
Conf Soil MechaFound EngngVol 3p 257-258 Paris
COSTA NUNES AJ da amp PORTO MJC 1965 Fondations de reservoirs en
sol compacte par le fon~age de pieux de sable Proc6IntConfSoil Mech
aFound Engng Vol 2 p 32-35 Montreal
DAHLBERG R 1972 Sonderingsmotstaringndets beroende av oumlverlagringsshy
trycket - resultat fraringn laboratorie- och faumlltfoumlrsoumlk Vaumlg- o Vattenb
18(1972)5 p 240-243
EGGESTAD A 1963 Deformation measurements below a mode footing on the
surface of dry sand Proc European Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 233-239 Wiesbaden
EIDE O 1956 Baereevne av peler i sand Norges GeotInstPubl No 18
15 p Oslo
FRANX C 1948 The hearing capacity of piles as derived from deep soundings
loading tests and formulae Proc 2 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 4 p 118-121 Rotterdam
GEUZE EC WA 1953 Resultats dessais de penetration en profondeur et
de mise en charge de pieux-modele AnnInst Techn Bat Trav Publ
6(1953)63-64 p 315-319 Sols et Fond No 13
GIELLY J LAREAL P amp SANGLERAT G 1970 Correlations between
in situ penetrometer tests and the compressibility characteristics of soils
ProcConf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc
p 167-172 London
61
l 1IERMINIER R 1953 Remarques sur le poinQonnement continu des sables
et graviers AnnInstTechnBatTravPubl 6(1953)63-64 p 377-385
Sols et Fond No 13
HUIZINGA T K 1948 Some pile driving problems Proc 2 Int Conf Soil
Mech a Found Engng Vol 2 p 185-191 Rotterdam
HUIZINGA T K 1951 Application of results of deep penetration tests to
foundation piles BuildResCongrDiv 1 P3 p 173-179 London
JEZEQUEL J 1969 Les penetrometres statiques Influence du mode demploi
sur la resistance de pointe Bull Lias Lab Rout Ponts et Chauss No 36
p 151-160
JEZEQUEL J amp GOULET G 1965 Essais in situ et fondations sur pieux
BullLiasLabRout Ponts et Chauss No 12 p 31-316
KAHL H amp MUHS H 1952 Uber die Untersuchung des Baugrundes mit einer
Spitzendrucksonde Bautechnik 29(1952)4 p 81-88
KAHL H MUHS H amp MEYER W 1968 Ermittlung der Groumlsse und des
Verlaufs des Spitzendrucks bei Drucksondierungen in ungleichfoumlrmigem
Sand in Sand-Kies-Gemischen und in Kies Mitt Deutsch Forsch ges
Bodenmech (Degebo) TechnUniv Berlin H 21 p 1-36
KALLSTENIUS T 1969 Trycksondering i Sverige Nordiskt sonderingsmoumlte
i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrelRapp
No 31 p 99-114 Stockholm
KANTEY BA 1951 Significant developments in sub-surface explorations for
piled foundations Trans South African Inst Civ Engrs 1(1951) 6 p 159-185
KERISEL J 1957 Contribution a la determination experimentale des reactions
dun milieu pulverulent sur une fondation profonde Proc4Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 1 p 328-334 London
KERISEL J 1961 Fondations profondes en milieux sableux variation de la
force portante limite en fonction de la densite de la profondeur du diametre
et de la vitesse denfoncement Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng
Vol 2 p 73-83 Paris
62
KERISEL J 1964 Deep foundations basic experimental facts Proc North middot
American Conf Deep Found Vol 1 p 5-44 Mexico
KERISEL J amp ADAM M 1969 Charges limites dun pieu en milieux argileux
et limoneux Proc 7 Int ConfSoil Mech aFound Engng Vol 2 p 131-139
Mexico City
KERISEL J l 1IERMINIER R amp TCHENG Y 1965 Resistance de pointe en
milieuCpulverulents de serrages divers Proc6IntConf Soil Mecha
Found Engng Vol 2 p 265-269 Montreal
LADANYI B amp EDEN W J 1969 Use of the deep penetration test in sensitive
clays Proc7IntConfSoil MechaFound Engng Vol 1 p 225-230
Mexico City
MEIGH A C amp CORBETT BO 1970 A comparison ofin situ measurements
in a soft clay with laboratory tests and the settlement of oil tanks Proc
Conf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc p 173-179
London
MENZENBACH E 1961 The determination of permissible point loads of piles
by means of static penetration tests Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 99-104 Paris
MEYERHOF GG 1951 The ultimate bearing capacity of foundations Geotechshy
nique 2(1951)4 p 301-332
MEYERHOF G G 1956 Penetration tests and bearing capacity of cohesionless
soils J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 82(1956)SMl 19 p
MEYERHOF GG 1964 Theoretical analysis on bearing capacity and horizonshy
tal and vertical movements of deep foundations in comparison with field
experience General report Proc North American Conf Deep Found
Vol 2 p 415-420 Mexico
MEYERHOF GG 1965 Shallowfoundations J Soil MechaFoundDiv Proc
ASCE 91(1965)SM2 p 21-31
MOHAN D JAIN G S amp KUMAR V 1963 Load bearing capacity of piles
Geotechnique 13(1963)1 p 76-86
63
MURS R 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf Soil Mech
aFound Engng Vol 3 p 272-273 Paris
MURS R 1966 On the point-resistance of soundings in ununiform cohesionless
soils Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 3 p 504-506
Montreal
MURS R amp WEISS K 1971 Untersuchung von Grenztragfaumlhigkeit und Setzungsshy
verhalten flackgegrtindeter Einzelfundamente in ungleichfoumlrmigen nichtshy
bindigen Boden Mitt Deutsch Forsch ges Bodenmech (Degebo) Techn
Ulliv Berlin R 26 39 p
PELLEGRINO A 1961 Discussion on Piled foundations Proc5IntConf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p273-275 Paris
PETERMANN A 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p248-250 Paris
PLANTEMA G 1948 Results of a special loading-test on a reinforced concrete
pile a so-called pile sounding interpretation of the results of deep-soundshy
ings permissible pile loads and extended settlement observations Proc 2
IntConfSoil MechaFoundEngng Vol4 p 112-118 Rotterdam
PLANTEMA G amp NOLET CA 1957 Influence of pile driving on the sounding
resistance in a deep sand layer Proc 4 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 52-55 London
RAEDSCRELDERS RM 1961 Discussion Proc5IntConfSoil Mecha
Found Engng Vol 3 p 275-277 Paris
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Elsevier Publ
Co Amsterdam 464 p
SCRMERTMANN J R 1970 Static cone to compute static settlement for sand
JSoil MechaFoundDiv Proc ASCE 96(1970)SM3 p 1011-1043
SCRULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 1 p 354-358 Montreal
64
SHASHKOV SA 1965 Investigation of pile resistance by combined sounding
Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 2 p 314-318 Montreal
TERZAGHI K 1943 Theoretical soil mechanics John Wiley amp Sons Inc
New York 510 p
TERZAGHI K amp PECK R B 1948 Soil mechanics and engineering practice
John Wiley amp Sons Inc New York 423 p
THOMAS D 1965 Static penetration tests in London Clay Geotechnique 15
(1965)2 p 174-179
THOMAS D 1968 Deep sounding test results and the settlement of spread
footing on norrnally consolidated sand Geotechnique 18(1968) 4 p 472-488
WAMBEKE A van 1962 Methodes dinvestigation des sols en place Etude
d~une compagne d~essais comparatifs Sols-Soils 1(1962)2 p 9-16
WEBB DL 1970 Settlement of structures on deep alluvial sandy sediments
in Durban South Africa Proc Conf In Situ Investigations in Soils a
Rocks British GeotSoc p 181-220 London
WEBB DL amp HALL RI 1969 Effects of vibroflotation on clayey sands
J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 95(1969)SM6 p 1365-1378
WEELE AF van 1961 Deep sounding tests in relation to the driving resistshy
ance of piles Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng Vol2 p165-169
Paris
VEEN C van der 1953 The hearing capacity of a pile Proc 3 Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 2 p 84-90 Ztirich
VEEN C van der amp BOERSMA L 1957 The hearing capacity of a pile
predetermined by a cone penetration test Proc 5 Int Conf Soil Mech a
FoundEngng Vol 2 p 72-75 Paris
WEISS K 1964 Neuere Erkenntnisse mit Spitzendrucksonde Vortraumlge der
Baugrundtagung 1964 in Berlin Deutsche Gesellschaft foumlr Erd- und Grundshy
bau H 20 p 227-277
65
VERDEYEN J 1953 Determination de la charge portante de pieux en beton
arme au port petrolier dAnvers AnnInst Techn Bat Trav Publ 6
(1953)63-64 p 291-296 Sols et Fond No 13
VERHEYDEN A 1955 Dutch penetrometer tests in the Belgian Congo Proc 1
South Afric Reg Conf Soil MechaFoundEngng Vol 1 p 308-314
VESIC AS 1963 Bearing capacity of deep foundations in sand Highw Res
Rec No 39 p 112-153
VESIC A S 1964 Investigations of hearing capacity of piles in sand Proc
North American ConfDeep Foundations Vol 1 p 197-224 Mexico City
VESIC AS 1967 llltimate loads and settlements of deep foundations in sand
Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke Univ
April 1965 p 53-68 Durham N Carolina
VESIC A S 1970 a Load transfer in pile-soil systems Ur Design and
Installation of Pile Foundations and Cellular Structures Ed H Y Fang
och T D Dismuke p 47-73
VESIC A S 197 O b Tests on instrumented piles Ogeechee River Site J Soil
MechaFound DivProc ASCE 96(1970)SM2 p 561-584
67
TRYCKSONDERING I FRIKTIONSMATERIAL - RESULTAT AV LABORATORIEshyFOumlRSOumlK
Civilingenjoumlr Ulf Bergdahl Orrje amp Co - Scandiaconsult )
Nedan skall i korthet redogoumlras foumlr resultaten fraringn vissa sonderingsundersoumlkshy
ningar som utfoumlrts vid Tekniska Houmlgskolan i Stockholm med bidrag fraringn
Statens Raringd foumlr Byggnadsforskning Syftet med undersoumlkningen har varit att
klargoumlra hur olika egenskaper hos friktionsmaterial paringverkar sonderingsmotshy
staringndet foumlr naringgra olika sonderingsutrustningar varav dock endast foumlrsoumlken
med trycksond redovisas haumlr nedan Med haumlnsyn till det stora antal provningar
som var oumlnskvaumlrt besloumlts att utfoumlra foumlrsoumlken paring laboratorium i liten skala
Resultaten kan daumlrfoumlr ej direkt oumlversaumlttas till faumlltfoumlrharingllanden men redovisade
relationer boumlr gaumllla aumlven vid ordinaumlra faumlltundersoumlkningar
Sandmaterial
Foumlr undersoumlkningen har anvaumlnts tre sandtyper som benaumlmns G 12-sand Husbyshy
sand och Baskarpsand I fig 1 visas kornfoumlrdelningen foumlr de olika sandmateshy
rialen som i korthet kan beskrivas paring foumlljande saumltt
G 12-sanden aumlr en havssand som huvudsakligen bestaringr av rundade kvartskorn
med en diameter mellan 0 1 och 0 5 mm
Husby3 anden kommer fraringn ett sandtag utanfoumlr Stockholm och bestaringr huvudsakshy
ligen av kantiga kvarts- och faumlltspatkorn ocksaring de med en diameter paring mellan
0 1 och 0 5 mm Graderingskoefficienten aumlr dock naringgot houmlgre foumlr Husbysanden
aumln foumlr G 12-sanden
Baskar_p3anden kommer fraringn den s k Baskarpformationen vid Vaumlttern och bestaringr
huvudsakligen av rundade kvarts- och faumlltspatkorn med en diameter paring mellan
) Fr o m 197 4 Statens geotekniska institut
68
100
~
I 90
IG 12-~and J Husbysand 80
Il I70 ~ O
I I60 V Baskarpsandc 50--0 ~
40 A I
I 1 Ic
30 c
c J20
10 1--
0 Q02 005 01 Q2 05 2 5 70 20
I- Silt---i------- Sand --------Grus -I Kornstorlek d mm
Fig 1 Kornfoumlrdelning foumlr de undersoumlkta sandmaterialen
Grain size distribution curves for the tested materials
69
0 25 och 2 0 mm Materialet aumlr saringledes naringgot groumlvre aumln baringde G 12- och Husbyshy
sanden medan graderingskoefficienten foumlr detta material var houmlgre aumln saringvaumll
Husby- som G 12-sandens
Houmlgsta och laumlgsta skrymdensitet och motsvarande portal sammanfattas i nedanshy
staringende tabell
Sandtyp eYdmax emin Yd min max
G 12-sand 166 059 144 084
Husbysand 1 75 054 138 094
Baskarpsand 180 047 162 064
Fyllning och packning
Sanden packades vid flertalet foumlrsoumlk skiktvis i oljefat med 0 6 m diameter och
0 9 m houmljd Packningen utfoumlrdes med en 10 kg stamp som slaumlpptes fraringn viss
houmljd Genom att variera skikttjocklek fallhoumljd och antal stampningar per skikt
kunde man erharinglla densiteter fraringn den loumlsaste till den fastaste (fig 2)
Efter fullbordad packning av materialet i beharingllaren utfoumlrdes endast en sondering
i beharingllarens mitt varefter densitetsbestaumlmning utfoumlrdes Genom att upprepa
packning och sondering har paring detta saumltt erharingllits ett stort antal sonderingsshy
diagram och nedan laumlmnade redogoumlrelse utgoumlr en bearbetning av resultaten fraringn
alla dessa diagram
Densiteten kunde i varje foumlrsoumlk bestaumlmmas med cylindervolymeter och genom
vaumlgning och volymsbestaumlmning av hela provbeharingllaren
Huvuddelen av foumlrsoumlken har utfoumlrts paring torr sand men foumlr att studera effekten
av vatten i sanden har foumlrsoumlk utfoumlrts aumlven med fuktig och vattenmaumlttad sand
Vid foumlrsoumlken med vattenmaumlttad sand packades foumlrst den torra sanden varefter
vatten fick fylla porerna i materialet genom paringfyllning underifraringn
70
Sondering
Foumlr att ge moumljlighet till jaumlmfoumlrelse mellan olika sonderingsmetoder och aumlven faring
klarhet i huruvida naringgon av de nu anvaumlnda metoderna aumlr oumlverlaumlgsen andra vad
gaumlller utvaumlrdering av friktionsmaterials egenskaper har i dessa undersoumlkningar
anvaumlnts tre olika metoder naumlmligen trycksondering enligt Jonell amp Nilsson AB
(Nilcon AB) manuell viktsondering enligt svensk geoteknisk standard och laumltt
hejarsondering enligt tysk standard DIN 4094 I denna artikel behandlas dock
enbart resultaten fraringn trycksonderingsfoumlrsoumlken som ovan naumlmnts
2Vid trycksonderingen anvaumlndes en pyramidformad spets (10 cm tvaumlrsnittsarea)
faumlstad paring en 20 mm staringng vilken drevs ned i foumlrsoumlksmaterialet med en manuellt
driven kedjedomkraft varvid det totala neddrivningsmotstaringndet registrerades
Vid dessa foumlrsoumlk har mantelfriktionen bedoumlmts vara saring liten att den kunde foumlrshy
summas
Resultat av trycksonderingsfoumlrsoumlk i torrt material
Sonderingsmotstaringndet har maumltts som totalmotstaringnd i kp och fraringn varje foumlrsoumlk
har erharingllits ett motstaringndsdiagram av den typ som visas i fig 3 daumlr man kan
se att motstaringndet naumlrmast sandytan var saring laringgt att det ej kunde registreras
Fraringn ca 10 cm djup oumlkar sonderingsmotstaringndet naumlra linjaumlrt till ca 50 cm djup
fraringn vilket djup oumlkningen aumlr mindre Detta kan delvis bero paring inverkan av manshy
telfriktion mot provbeharingllarens vaumlggar
Foumlr att kunna jaumlmfoumlra sonderingsmotstaringndet vid olika lagringstaumltheter i olika
material har valts att fraringn sonderingsdiagrammen ta ut sonderingsmotstaringndet
paring 45 cm djup daumlr upphaumlngningseffekten ej har observerats
Genom att i ett diagram (fig 3) ange det saringlunda erharingllna sonderingsmotstaringndet
som funktion av portalet vid respektive foumlrsoumlk finner man att det inte existerar
naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och portal foumlr de provade
materialen Det framgaringr tex att man vid portalet 0 60 i G 12-sand uppmaumltt ett
trycksonderingsmotstaringnd paring 150 kp medan Husbysanden gav ca 700 kp foumlr samshy
ma portal Denna stora skillnad aumlr anmaumlrkningsvaumlrd bl a daumlrfoumlr att dessa baringda
sandsorter aumlr taumlmligen lika med avseende paring kornstorleksfoumlrdelning Delvis
kan olikheten foumlrklaras av den naringgot houmlgre graderingskoefficienten och den
stoumlrre kantigheten hos Husbysanden
71
1750 --------~--------~-------~
~ bull --1700
gt E
---
1 ij c Q)
Cl
1650
l600L---------L----------------~ 0 50 700 150
Packningsarbete kpm I dm3
Fig 2 Samband mellan packningsarbete och densitet foumlr G 12-sand
Density of the tamped G 12 sand as a function of the compaction effort
700
72
8001--------~-------~---------
)( I X Test N205178
G 12-sand Yci = 1645 Vm1
e =Q611
600
Q
-le 500 _ 60a tl
bulloC 400
80 0
E V)
400OJ 300Cmiddot Sonderingsmotstaringnd kp a
O +C
~ 200
100
0 I-_____________________________ 050 a50 070 aao Q90 11)0
Ibull x Baskarpsand bull I O G 12- sand
IDmiddotn___+_---H--u_s_b_y_sa_n_d_______bull max
Portal e
Fig 3 Sonderingsmotstaringnd P t foumlr trycksonderingsmetod Jonen amp Nilsson AB sofu funktion av portalet Samshybanden gaumlller sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de tre materialen
The penetration resistance P st for the static peneshytrometer at 45 cm depth below sand surface as a function of the void ratio for the tested materials
73
De i diagrammet redovisade sambanden mellan portal och trycksonderingsmotshy
staringnd kan anges med foumlljande uttryck
log p st = a + b e1 (1)
daumlr Pst trycksonderingsmotstaringndet i kp
e portalet
ab materialkonstanter som faringr anses bero paring bl a jordens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Vanligen anses det foumlreligga ett samband mellan relativa lagringstaumltheten (D )r och sonderingsmotstaringndet antingen maumltt med trycksond eller med dynamisk
sondering I fig 4 har daumlrfoumlr gjorts en sammanstaumlllning av sonderingsmotstaringnden
fraringn 45 cm djup med den beraumlknade relativa lagringstaumltheten I figuren har ocksaring
inritats ett av Schultze amp Melzer (1965) publicerat samband mellan trycksondeshy
ringsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet
Aumlven i denna sammanstaumlllning finner man att det ej existerar naringgot samband
som aumlr generellt giltigt foumlr alla tre sandsorterna eller lika med det av Schultze
amp Melzer presenterade Saringt ex motsvaras ett spetsmotstaringnd paring 200 kp i G 12-
sand av ett paring 700 kp i Husbysand vid 100 relativ lagringstaumlthet Det aumlr ocksaring
intressant att notera att det vid foumlrsoumlken erharingllits oumlver 100 relativ lagringsshy
taumlthet vilket troligen sammanhaumlnger med metoden att bestaumlmma loumlsaste och
fastaste lagring
Av foumlrsoumlken har saringledes framkommit att det ej finns naringgot entydigt samband melshy
lan trycksonderingsmotstaringnd paring 45 cm djup och relativ lagringstaumlthet i torr packad
sand Det ligger naumlra till hands att tro att det ej heller i oumlvrigt skulle finnas naringgot
entydigt samband mellan trycksonderingsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet i
olika friktionsmaterial Man kan daumlremot konstatera att det foumlr en och samma
sandtyp finns en viss bestaumlmd relation mellan sonderingsmotstaringnd paring ett visst
djup och relativ lagringstaumlthet eller portal Detta foumlrharingllande skulle saringledes goumlra
det moumljligt att anvaumlnda trycksondering foumlr kontroll av tex paclmingsgraden i fyllshy
ningar En kalibrering med haumlnsyn till materialet blir dock noumldvaumlndig
74
800 +
J X I X
I I-
600 X
Cl X Baskarpsand- 1 O G 12-sandd Schultze Melzer 1 + Husbysand 11 ( 1965) C I Ibullo Il) 400
E --0 I IIl) 0
it f --ltIgt
11 C 0 0
V) +
200
oV
o~ 0
0--0
0 0 050 100 150
Relativ lagringsfaumlfhet Dr
Fig 4 Trycksonderingsmotstaringndet P t som funktion av relativa lagringstaumltheten D s r Correlation between the penetration resistance P t for the static penetrometer and the relative den- s sity Dr for the tested materials
75
Inverkan av vatten i sanden
De ovan redovisade resultaten haumlrroumlr fraringn foumlrsoumlk i torrt material vilket ju norshymalt ej paringtraumlffas i naturen Daumlrfoumlr utfoumlrdes ocksaring vissa foumlrsoumlk dels i vattenmaumltshytat material dels i fuktigt material som ovan naumlmnts
Foumlrsoumlken i vattenmaumlttad sand visade samma sonderingsresultat som foumlrsoumlken med sondering i torr sand med motsvarande portal
Eftersom effektivtrycket i jorden aumlr mindre i vattenmaumlttat material aumln i torrt material och friktionen mellan sondspets och sand blir laumlgre kan man foumlrvaumlnta att sonderingsmotstaringndet blir laumlgre i det vattenmaumlttade materialet Sannolikt aumlr detta fallet men skillnaderna aumlr saring smaring att de ej har framkommit vid dessa foumlrshysoumlk daumlr endast sonderingsresultatet ned till 45 cm djup anvaumlnts
I fig 5 redovisas resultatet av trycksonderingar i fuktig sand (vattenhalt 3 - 12 ) tillsammans med motsvarande kurvor fraringn foumlrsoumlken i torr sand Man finner att sonderingsmotstaringndet till foumlljd av kapillaumlrkrafterna i sanden oumlkat betydligt Saring tex oumlkade sonderingsmotstaringndet i Husbysand vid portalet e 0 80 fraringn ca 120 kp till ca 240 kp dvs med 100 Detta foumlrharingllande beaktas veterligt ej vid bestaumlmshyning av grundlaumlggningsnivaring eller tillaringtet grundtryck Maringnga har dock noterat hur sonderingsmotstaringndet minskar kraftigt vid eller naringgot oumlver grundvattenytan
Samband mellan inre friktionsvinkel och sonderingsmotstaringnd
Eftersom det ej var moumljligt att paringvisa naringgot direkt samband mellan sonderingsshymotstaringnd och sandmaterialens relativa eller faktiska lagringstaumlthet som var gemensamt foumlr alla de undersoumlkta sandmaterialen fortsattes foumlrsoumlken med beshystaumlmning av sandmaterialens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Inre friktionsvinkeln bestaumlmdes med hjaumllp av treaxliga tryckfoumlrsoumlk paring torr sand vid olika lagringstaumlthet hos resp material I fig 6 visas foumlrharingllandet mellan inre friktionsvinkeln tp d och porositeten efter konsolidering nc Inom de rmdersoumlkta porositetsomraringdena foumlr de tre sandtyperna aumlr sambanden mellan tpd och nc raumltshylinjiga Friktionsvinkeln var houmlgst foumlr Husbysanden (41 - 47deg) och laumlgst foumlr G 12-
osanden (31 - 36 ) bull
Genom att kombinera den ovan redovisade formeln (1) med ekvationen foumlr det raumlt-
76
800t----------------------------~
Torr Torr Baskarp- Husbysand sand
600
Q -le + Husbysand w =10-12 ~ )( Baskarpsand w=3-5 -0 C
bulli + -l)
400
0 +E
middot-l)
0) C
--Qj
-0 C 0 V)
200
x 0
050 060 070 080 090 100
Portal e
Fig 5 Vattenhaltens inverkan paring trycksonderingsmotstaringndet i Baskarp- och Husbysand
Comparison between the results from the static cone penetrometer tests in dry and moist sand
77
45
~
~ ~
~ -shyQ) -g-shy
40 i A
x Baskarpsand
o G 12- sand a ~
+ Husbysand
middot c
X
(J 0c
0 _
35 omiddot
~ -- O-Q)
--~
-
deg ~o
30 I-
30 35 40 45
Porositet efter konsolidering nc
Fig 6 Samband mellan inre friktionsvinkeln 4) d och porositeten n Inre friktionsvinkeln har bestaumlmts gen8m triaxialfoumlrsoumlk paring torrt material
Angle of internal friction 4)d for the three tested materials at different densities Results from triaxial tests
78
linjiga sambandet mellan inre friktionsvinkel och porositet farings nedanstaringende samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
c2 log P = c1 + (2)
tpd + c3
daumlr p = sonderingsmotstaringndet
= konstanterc1 2 3
inre friktionsvinkelnlf) d =
Exempel paring saringdana samband anges i fig 7 daumlr de beraumlknade sambanden redovisas tillsammans med erharingllna foumlrsoumlksresultat Som framgaringr av figuren finns det ej heller naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
i de haumlr tre undersoumlkta sandmaterialen utan friktionsvinkeln kan aumlndras utan att sonderingsmotstaringndet oumlkar Saringlunda erhoumllls paring 45 cm ajup ett spetsmotstaringnd av 200 kp vid en friktionsvinkel av ca 34deg i G 12-sand 39deg i Baskarpsand och 42deg i
Husbysand
Inverkan av jordens kompressibilitet
Till foumlljd av de erharingllna olikheterna bedoumlmdes det noumldvaumlndigt att i betraktelsen ta med aumlven materialens kompressibilitet Under en sista fas i undersoumlkningarna bestaumlmdes ocksaring sandmaterialens kompressibilitet m i cm2kp vid olika lag-v ringstaumltheter i den s k jaumlttekompressometern daumlr sanden kunde fyllas och packas paring samma saumltt som i oljefaten i vilka sonderingarna utfoumlrdes Kompressibiliteten har haumlr bestaumlmts paring grundval av den uppmaumltta sammantryckningen mellan lastshystegen 0 67 och 4 15 kpcm2 Som framgaringr av fig 8 framkom vid dessa foumlrsoumlk raumltlinjiga samband mellan materialens kompressibilitet och portalet i sanden Sambanden aumlr dock olika foumlr de tre sandsorterna Det visade sig att kompressishy
2biliteten var stoumlrst i Husbysanden (1 5 auml 4 0 middot 10-3 cm kp) och laumlgst i G 12-
sanden (0 6 auml 1 2 middot 10-3 cm2kp) Eftersom man kan foumlrvaumlnta att en houmlg komshy
pressibilitet skulle ge ett laringgt sonderingsmotstaringnd finner man haumlr foumlrklaringen till att det inte finns ett entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre
friktionsvinke1
Sedan det visat sig att sonderingsmotstaringndet ej heller var direkt och entydigt beshyroende av kompressibiliteten har flera foumlrsoumlk gjorts att erharinglla ett samband
79
8001---------~-------~--------+
x Baskarpsand
O G 12- sand
+ Husbysand
tJ c
bullt (
- 400 t----------+---l-----------+----J-----------4-1
E ( r c middot ltIl
tJ c
~
0
o--------------------------------10 35 40 45
Inre friktionsvinkel ltfgtd grader
Fig 7 Samband mellan inre friktionsvinkel och tryckshysonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de undersoumlkta materialen
Correlation between the static penetration resistance P st and the angle of internal friction
80
+
30t---------~----------------_-_____
gtltBaskarp sand OG 12-sand +Husby sand
-1
Q -le
u ~ 201----------1-----------+-+---------- E
X
Qmiddot-V) V) QJ
-shyQ E 0
~ 0r----------t-------------t-rr-----------1
00 _______________________________ a as a6 a1
Portal e
Fig 8 Samband mellan kompressibiliteten mv och portalet e
Relations between void ratios (e) and compressibility (m ) in cm2kp for the three tested materials v
81
mellan aring ena sidan sonderingsmotstaringndet och aring den andra naringgon funktion av jorshy
dens kompressibilitet och inre friktionsvinkel Ett saringdant samband visas i fig 9
och kan skrivas
p = 1 tg 23 4gt o 2 tg tp _ 4 6 ] (3)st 023 m [ tg 23 tp e
V
Sambandet gaumlller foumlr sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup i torr sand Som framshy
garingr av (3) aumlr det inte nog att enbart studera effekten av kompressibiliteten och
baumlrigheten paring sonderingsspetsen utan skillnaden i friktion mellan jord och
spets har aumlven faringtt beaktas Denna har uttryckts som foumlrharingllandet mellan en
medelfriktionsvinkel ( lfgt ) foumlr de tre sandtyperna vid olika lagringstaumltheter och 0
den uppmaumltta friktionsvinkeln vid aktuell taumlthet Friktionen mellan staringl och sand
har antagits vara 23 av aktuell friktionsvinkel i sanden
Summary
This paper describes some results from a laboratory investigation of penetration
resistance in cohesionless soils The investigation has been carried out in the
Soil Mechanics Division at the Royal Institute of Technology Stockholm and has
been supported by the Swedish Council of Building Research
The investigation included static penetration tests in three types of sand (Fig 1)
which were compacted to different densities in a cylindrical container The
penetrometer which is the most common type in Sweden is manufactured by
Nilcon AB and has a pyramidal point with a maximum cross-sectional area 2
of 10 cm
The test results show (Fig 3) that there is no unique relationship between the
penetration resistance at a certain depth and the void ratio in the sands As
shown in Fig 4 the normally assumed relationship between the penetration
resistance and the relative density D does not exist either r
As shown in Fig 5 the penetration resistance in moist sand was found to be
about twice the resistance in dry sand Other tests in saturated sand show that
there is no significant difference in the penetrometer resistance between dry
and saturated sand
82
+ 80 ~
+ +V
7 0 + X
X +
X v~
X60
~ Xc9-gr
~ 50 vO 0
___ ___~140
0 0 x Baskarp sand
30 o G 12-sand
+ Husby sand
20
1 0
I I040 02 06 08 10 12 14 16
Pst mv 10-1
Fig 9 Samband mellan trycksonderingsmotstaringnd P t kompressishybiliteten mv och inre friktionsvinkeln 4gt d 8
Correlation between static cone penetration resistance P t the compressibility mv and the angle of interna friction 8 4gt d
83
To study the effect of the internal friction and the compressibility of the sands
some additional tests were performed The angle of internal friction tp d was
taken from triaxial tests on dry sand and the compressibility m was taken V
from compressometer tests The results of these tests are shown in Fig 6
and 8
Since no unique relationships was found between the penetration resistance and
the angle of internal friction lf) d Fig 7 an attempt was made to find a correshy
lation between a combined function of tp d mv and the penetration resistance
Such a function is shown in Fig 9 and Equation (3)
Referenser
SCHULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol1 p 354-358 Montreal
85
ANVAumlNDNING AV TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING TYP NILCON VID GRUNDUNDERSOumlKNING
Professor Sven Hansbo Institutionen foumlr geoteknik med grundlaumlggning CTH
Inledning
JampW (AB Jacobson amp Widmark) har sedan 196 0 i sin konsultverksamhet anvaumlnt
trycksondering oumlverallt daumlr denna ansetts ekonomiskt konkurrenskraftig i foumlrshy
haringllande till alternativet viktsondering Firmans staumlllningstagande till foumlrmaringn
foumlr trycksonden har baserats paring att friktionen (eller kohesionen) mot sondshy
staumlngerna har foumlrsvaringrat och ibland resulterat i en felaktig tolkning av utfoumlrda
viktsonderingar jfr fig 1 a - b Det aumlr inte bara staringngfriktionens motstaringnd
mot nedpressning och vridning av sonden som daumlrvidlag har betydelse utan
ocksaring det ljud som uppstaringr laumlngs staumlngerna Detta ljud kan laumltt tolkas som ett
ljud fraringn sjaumllva sondspetsen och daumlrmed vilseleda borrningsledaren i hans beshy
doumlmning av jordart paring sondspetsnivaringn
Man kan konstatera att det raringtt en taumlmligen utbredd misstro mot trycksond av
typ Nilcon (f d Jonell amp Nilsson) En av anledningarna har varit att man med
denna trycksond ibland uppmaumltt saring stor mantelfriktion mot sondstaumlngerna att
spetsmotstaringndet blivit negativt ett foumlrharingllande som laumltt kan uppstaring naumlr totala
mantelfriktionen inte maumlts kontinuerligt utan endast punktvis (t ex paring varje eller
varannan meters djup) Dessutom aumlr det ofta svaringrt foumlr borrningsledaren eller
foumlr den som tolkar sonderingsdiagrammet att oumlverhuvudtaget avgoumlra mantelshy
friktionens storlek En ytterligare anledning till naumlmnda misstro aumlr att kaumlnsligshy
heten hos sonden inte aumlr tillraumlcklig vid de loumlsaste jordavlagringarna Okets
massa (15 alt 30 kg) verkar naumlmligen som en extra belastning paring sonden och
maringste vid en noggrann analys - liksom massan av paringskarvade sondstaumlnger -
adderas till det registrerade sonderingsmotstaringndet
Naumlr en ny utrustning introduceras aumlr det taumlmligen sjaumllvklart att man snart uppshy
taumlcker vissa barnsjukdomar Saringdana har ocksaring foumlrekommit paring Nilcons tryckshy
sond Bland dessa barnsjukdomar kan naumlmnas ofullkomligheter i kraftoumlverfoumlring
till skrivare (vissa glapp nollinjefoumlrskjutning) i djupregistrering (exempelvis
86
Kv 0---- Vi bull10
Fist gr smiddot middot AONJAumlR (ml G
5----
Lsk
L10---- lsk
25
15---- 50
7520----0 2J hv20cm
___ Skjuvharingllfasthet enl konmetoden vaumlnstra borrharinglet
25-- -- Skjuvharingllfasthet enlkonmetoden houmlgra borrharinglet m --e--- Sensitivitet enlkonmetoden vaumlnstra borrharinglet JW==t===t100
0 20 40 hv20cm---Q--- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrharinglet
Fig 1 a Jaumlmfoumlrelse mellan viktsonderingar i kvicklera (t o v) och normalshysensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshystaringnd mellan sondharinglen = 20 m Sonderingsmotstaringndet i kvickleran aumlr som framgaringr vaumlsentligt laumlgre aumln i den normalsensitiva leran
Comparison between weight-soundings in quick clay (left) and in clay with normal sensitivity The shear strengt in both cases approximately equal Distance between bore-holes = 20 m As can be seen the resistance to penetration in the quick clay is much lower than in the clay with normal sensitivity
87 Vb tt kPo(oreducerod I Vb
fv + 10 0 10 0 30 10 50 60 70 ~ 10
(mmy)L my0 F~~H~~fmiddot ~ -))1middot_Jw
ttvx u vx I ---r-vx -[ Il
~1--- Lt L vx middot--
i~ -- 11__-+---+--L vx
L vx sk kLvx
L vx 11gt++--+---t---llh-_ ___Lvx L vx
5 Lsk middot l -
L vx ll1----t---Lvx [(I L
I f--+-c+-L
]
II
L sk 11--11---
I I
iL
I ~
I
11gt--+-H-I middot1
10 I I
~
I -
I(
L Csk 111--+--+-c-++-i
I X~ I I _I
15---- L L sk 111--4---l--+l+--slc+--1 -I --_ II I ----I I
I )
St 13 1 +--i----20---- L 111---1-----+--++
I I ~
0 20 40 60 80 100 1Xl 11[) 11 11
25---- I
~
I
0 2 6 8 10 12 14 16 18 20kN I I I
~I _
I -3Q ____
I I I
I ~I
35----
---Q---- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrhoumllet (
-+- Skjuvhoumlllfasthet enl vingborr houmlgra borrhOumllet
I__ _ __ Sensitivitet enl kon metoden vaumlnstra borrhoumllet
40---shy ___ Skjuvharingllfasthet enlvingborr vaumlnstra borrharinglet
m 0 2 I 6 8 10 12 11 16 1 8 20 kN
Fig 1 b Jaumlmfoumlrelse mellan trycksonderingar i kvicldera (tv) och normalshy
sensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshy
staringnd mellan sondharinglen = 65 m Spetsmotstaringnden aumlr som framgaringr i
stort sett lika medan totala sonderingsmotstaringnden aumlr helt olika
Comparison between static penetrometer tests in quick clay (left)
and in clay with normal sensitivity Distance between bore-
holes = 65 m The shear strength in both cases approximately equal
As can be seen the point resistance is about the same whereas the
total resistance differs considerably
88
slirning mellan maumlttrissa och staringng) och i sjaumllva glappkopplingen till spetsen
(alltfoumlr kort slaglaumlngd och vakuumeffekter) Misstagen har emellertid underhand
raumlttats till och utrustningen fungerar nu i stort sett tillfredsstaumlllande Likvaumll
skulle man oumlnska sig en praktiskt anvaumlndbar och ekonomiskt konkurrenskraftig
trycksond daumlr man kunde maumlta dels motstaringndet mot sondspetsen direkt dels
friktionsmotstaringndet mot mantelytan paring en viss given laumlngd av sondstaringngen paring
viss given houmljd oumlver spetsen Kunde man dessutom vid spetsen bygga in yttershy
ligare registreranordningar tex portrycksmaumltare och gammaneutronsond och
faring hela resultatet utskrivet paring remsstans skulle man utan tvekan faring ett utomshy
ordentligt fint instrument foumlr kartlaumlggning av undergrundens tekniska egenskaper
Trycksondering ur konsultens synvinkel
Nilcons trycksond har trots de inledningsvis paringtalade bristerna visat sig vara
mycket anvaumlndbar i praktisk verksamhet - framfoumlr allt genom att den registreshy
rar sondmotstaringndet kontinuerligt Foumlrdelarna med metoden har blivit aumln mer
paringtagliga genom en mekanisering som eliminerat behovet av foumlrankringsanordshy
ningar moumljliggjort stoumlrre nedpressningskraft och medfoumlrt en kraftig rationalishy
sering i form av minskad undersoumlkningstid och reducerade kostnader Mekanishy
seringen har ocksaring medfoumlrt att inverkan av den personliga faktorn mer eller
mindre eliminerats
Vi kan alltsaring konstatera att trycksonden praktiskt-ekonomiskt i maringnga fall aumlr
oumlverlaumlgsen viktsonden som aumlr den naumlrmast jaumlmfoumlrbara sonderingsutrustningen
Hur ser man daring i dag paring moumljligheterna till en korrekt tolkning och aumlr dessa
oumlverlaumlgsna jaumlmfoumlrt med moumljligheterna vid andra sonderingsmetoder Som jag
naumlmnde inledningsvis raringder en viss skepsis gentemot trycksond av typ Nilcon
vilket bl a yttrat sig i att man i SGF s sonderingskommittes anvisningar - i de
fall trycksondering goumlrs - rekommenderat jaumlmfoumlrande viktsondering i ett
bestaumlmt antal borrpunkter Denna oumlvertro paring viktsonden aumlr foumlr mig garingtfull
och bottnar utan tvekan i en konservatism som trots paringstaringende om motsatsen
starkt praumlglar aumlven ingenjoumlrsfacket Det finns ocksaring en annan skola foumlr vilken
trycksonden aumlr naumlstan allena saliggoumlrande Av en nyutkommen bok av Sanglerat
(1972) framgaringr att man paring olika haringll i vaumlrlden bedriver en omfattande forskning
foumlr att kunna oumlversaumltta trycksonderingsresultaten till baumlrighets- och deformashy
tionsegenskaper Det foumlrefaller naumlstan som om man vill goumlra trycksonden till
ett universalinstrument med vilket man kan loumlsa alla geotekniska problem Foumlr
89
mig aumlr denna oumlvertro paring trycksonden lika oberaumlttigad som den tidigare paringtalade
misstron Trycksonden kan enligt min uppfattning aldrig bli annat aumln ett hjaumllpshy
medel - ett korrelationsinstrument - som goumlr det moumljligt att kartlaumlgga variashy
tioner i jordlagerfoumlljd och materialegenskaper inom en region med likartade
geologiska foumlrharingllanden De mera preciserade geotekniska egenskaperna likshy
som den detaljerade jordlagerfoumlljden maringste emellertid faststaumlllas med mera
sofistikerade metoder Trycksondering boumlr daumlrfoumlr alltid kombineras med andra
mera avancerade undersoumlkningsmetoder En direkt tolkning i stil med den som
anges av forskare och i laumlroboumlcker kan endast goumlras i saringdana fall daumlr de geoshy
logiska foumlrharingllandena aumlr ensartade och vaumllkaumlnda och daumlr egenskaperna hos inshy
garingende jordarter redan aumlr kaumlnda i foumlrharingllande till trycksonderingsresultaten
Kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd
En av metodens fraumlmsta foumlrdelar aumlr att den - jaumlmfoumlrt med andra sonderingsshy
metoder - starkt foumlrbaumlttrar moumljligheterna till kartlaumlggning av jordlagerfoumlljden
Detta skall haumlr illustreras med fyra exempel
Det foumlrsta exemplet aumlr haumlmtat fraringn en forskning utfoumlrd vid Chalmers tekniska
houmlgskola (jfr Hansbo S amp Torstensson B-A 1968) I samband haumlrmed gjordes
- vid sidan av trycksondering - en noggrann analys av jordlagerfoumlljden och de
geotekniska egenskaperna hos ingaringende jordarter i en deltaavlagring i Karlstad
fig 2 Som framgaringr kan man av sondmotstaringndet klart saumlrskilja graumlnsen mellan
det oumlvre lagret av organisk friktionsjord (haumlftiga kastningar i sondmotstaringnd) och
det undre lagret av mjaumlla (finsilt) - lera (ett lugnt foumlrlopp hos sondmotstaringndet)
oumlvergaringngen lerasandig mo naumlrmast oumlver fast botten aumlr ocksaring klart markerad
Den mjuka sonderingskurvan fraringn ca 15 till 30 m djup visar att jordlagren av
silt och lera aumlr homogena Mantelfriktionen aumlr som framgaringr houmlgre i den dyiga
leran aumln i den rena mineralleran (ca 3 - 5 kPa mot ca 1 kPa) Det framgaringr ockshy
saring att jorden ner till 15 m djup aumlr grovkornig (starkt varierande motstaringnd) och
mycket loumlst lagrad (laringgt medelmotstaringnd) De houmlga portal som uppmaumltts paring vissa
nivaringer i mon (finsanden) avspeglas klart i sondmotstaringndet Hade sonderingen utshy
foumlrts med viktsond skulle det - eftersom totala sonderingsmotstaringndet aumlr foumlrshy
haringllandevis lika genom hela jordprofilen - utan tvivel ha varit omoumljligt att avshy
goumlra de foumlrharingllanden som saring klart avspeglas i trycksonddiagrammet
Det andra exemplet aumlr haumlmtat fraringn riksvaumlg 15 mellan Karlshamn och Ronneby
0
5
10
15
20
Brungraring sandig mo med vaumlxtdelar
Brungraring mjaumllig mo med vaumlxtdelar
Brungraring dyig mjaumllig mo
Graring dyig lerig mjaumlla
Organisk
halt voldeglo
12 45 14 17 45 40 11 39 35 41 30 24 45 39 40
0
Kornstorleksfoumlrdelning Sonderinos-motstan11
vikt kN 20 40 60 80 100 0 25 50 75
( (
Densitet 3
tlm Vattenhalter
deglo 20 40 60
Portal SkjlNharingllfasthet
kPa 0 50 100
5
lf---+------+-+10
15
20
25 Graring dyig mjaumllig lera
25
E
g-300
s C
O
30 3 ~ 0
~ 06-02 mm mellansand 0 50 100 150
Sensitivitet
~ 02-006 mm grovmo ~ Vattenhalt Skjuvharingllfasthet en konfoumlrsoumlk
- lt006mmsilt bull bull Finlekstal -0--o- Sensitivitet enl konfoumlrsoumlk
Fig 2 Trycksondering utfoumlrd i en deltaavlagring Variationerna i spetsmotshystaringndet liksom storleken ger en god bild av jordlagerfoumlljden liksom av den oumlverlagrade sandens porositet
Static penetrometer test in a deltaic deposit The variation and magnitude of point resistance give a good picture of the soil profile as well as of the porosity of the top layer of sand
91
fig 3 Jordlagerfoumlljden karakteriseras haumlr liksom i oumlvrigt i Blekinge av oreshy
gelbundna vaumlxlingar mellan organiskt och oorganiskt samt mellan groumlvre och
finare material ofta med flera torrskorpebildningar orsakade av havets uppshy
repade transgression och regression Svaringrigheterna att tolka trycksonderingsshy
dio-rammet aumlr stoumlrre i detta fall aumln i foumlregaringende men kompletteras trycksonshy
deringen med provtagning paring vissa nivaringer - aumlven om detta sker i mindre utshy
straumlckning aumln som visas i figuren - faringr man som framgaringr en mycket klar bild
De vaumlxelvis foumlrekommande skikten av lera och mjaumllamo framtraumlder bl a tydshy
ligt Likasaring kan man klart urskilja att jorden mellan ca 5 5 och 8 m djup aumlr
mera homogen aumln i oumlvrigt vilket ocksaring framgaringr av provtagningen Den jaumlmshy
foumlrande viktsonderingen ger daumlremot smaring moumljligheter till en detaljerad tolkning
Det tredje exemplet - ocksaring det haumlmtat fraringn Blekinge naumlrmare bestaumlmt
kv Gaumlvle i Karlshamn - visar att man i de fall friktionen mot sondstaringngen kan
foumlrsummas faringr god korrelation mellan motstaringndet vid trycksondering och antashy
let vridna halvvarv vid viktsondering fig 4 Exemplet illustrerar ocksaring tvaring
icke ovanliga fel vid trycksonderingen Det ena felet bestaringr i att man efter varshy
je skarvning av sondstaringngen och lyftning av oket faringr ett tillfaumllligt oumlkat sondmotshy
staringnd Denna oumlkning kan bero paring portrycksfoumlraumlndringar i jorden under viloshy
pausen vid skarvningen och aumlr daring i och foumlr sig inte naringgot fel men den kan ocksaring
bero paring att sondstaringngen naumlr oket staringr i sitt oumlvre laumlge klaumlmmer mot sidan av
det foumlrborrade haringlet Motsatsen julgransform kan uppstaring om sondstaringngen
klaumlmmer mot sidan av haringlet naumlr oket staringr i sitt nedre laumlge Dessa klaumlmkrafter
kan undvikas genom att man anvaumlnder raka sondstaumlnger och ser till att sondshy
staringngen hela tiden loumlper lodraumltt utan att stoumlta mot haringlets vaumlggar Det andra
felet bestaringr i en nollinjefoumlrskjutning vilket framgaringr av att skrivararmen vid
skarvningarna (representerad i diagrammet av de paring varje meter aringterkommanshy
de horisontella linjerna) inte garingtt helt tillbaka
Det fjaumlrde och sista exemplet paring hur man med trycksondering kan bedoumlma jordshy
lagerfoumlljden aumlr haumlmtat fraringn Gaumlvle lasarett belaumlget paring en grusarings med svaringrforceshy
rat ytlager av sand och grus Med hjaumllp av trycksondering har det haumlr varit
moumljligt att lokalisera ett antal lerlinser eller lerlager under grundlaumlggningsshy
nivaringn fig 5 a - b Fig 5 a visar en jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och
sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr Fig 5 b visar ett trycksondharingl
kombinerat med provtagning 10 m fraringn sondharinglen i fig 5 a De stora och snabshy
ba variationerna samt storleken paring sondmotstaringndet visar att jorden inneharingller
92
Tr Vi ni =
o-(s)mmj L vx p~ m Mj
9 0 I m MJ
(gr)(I mMJ
5-
10-m
Fig 3
(rrv~)~j s IDi vx M I Mf(I)
Mjm MJ 100 19x 25
M I V LJ v L(mj) V L (mj)
V L ~j~ V L l
L mj L DJ L CD
mjM l
5 6 kN (l)s m Mn
Jfoumlnfoumlrelse mellan tryck- och viktsonderingsshyresultat i en finkornig skiktad jord Tolkningsshymoumljligheterna med avseende paring jordlagerfoumlljden aumlr som framgaringr vaumlsentligt baumlttre vid trycksonshydering aumln vid viktsondering
Comparison between static penetrometer test and weight sounding resistance in a fine-grained layered soil The possibility of interpretation with reference to the soil profile is obviously much better when using a static penetrometer than when using a weight sounding equipment
0--
s--
10--
15
20--m
93
Vb ~------------------~ st I
~~- + _10-+---+-+----+---+-+---+
Dy -l~~---+---l-+--1--1---+--j cmiddotJ -
G G Si -
I-
L~ -lnlr-=F=~c=--t--i--t---t---i I -
v ==-L2] - euJ-=lc---------+--t---t------1
(s)Si -llm-U~==l==-1--W
Li -
IL -- r7 77 7 - h
L -71-11----l--J--1--+----+---+--1---1
- ~ ~ -
L I gt I
I I _r
Sil -~t=t=t=t=~I~~~~ -= --(gr)S
-(s) Gr lot~2=plusmn4=plusmn6 =ai=~1o~J12=114k-N
I
f kPa ( oreducerad )
0 20 40 60 80
_
f
l --1--il---L---1
___~______ 0 20 40 60 8051
PRESSIOMETERMODUL Ep MPa
0246810
bull Sensitivitet (S 1)
enl vingborr
- Skjuvharingllfasthet tr)
Pf
enl vingborr
KRYPTRVCK Pt1 MPa GRANSTRVCK PI MPa
0 02 04 06 08 1 0
-_- I
I I Pt t ~
Fig 4 Exempel paring god korrelation mellan sondmotstaringnd vid trycksondering och antal vridna halvvarv vid viktsondering Den goda korrelationen sannolikt beroende paring att staringngfriktionen aumlr noll
Example of good correlation between penetration resistance and number of half-turns per unit penetration by weight sounding The good correlation probably due to the fact that the side friction is negligeable
94
--0
--5
--10
--15
--20
--25
grMmj M Lm vx
mj Ml (g) L(in) mj Ml vx mJ M f vx
L([)
L
(gr)s mL
Lm sm LMIT)
Ml v L(iJ)
ls M V L li v L [ _j
2 4 6 8 10 12 14 16 kN
0 2 4 6 8 10 12 14 16 kN 20 40 60 sek20cm middot m
fig a)
Fig 5
fig b)
Jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr i en oregelbunden aringsavlagring Trycksonderingen moumljshyliggoumlr i detta fall lokalisering av lerlinser (lerskikt) i sand- och grusshyavlagringarna Sondharinglet i fig b) belaumlget 10 m fraringn sondharinglet i fig a)
Comparison between static penetrometer tests and dynamic sounding type Pionjaumlr in an erratic esker The static penetrometer tests make it possible to locate clay lenses (layers) in the sand and gravel deposits The bore-hole in fig b) is situated 10 m from the bore-hole in fig a)
95
vaumlxelvis grovkorniga och finkorniga skikt Vi ser ocksaring hur man i b) faringtt vaumlsentshy
ligt stoumlrre totalt sondmotstaringnd aumln i a) men att spetsmotstaringndet i stort sett aumlr
lika Trycksonddiagrammen visar mycket klart laumlget hos de soumlkta lerlinsernalershy
lagren
Kartlaumlggning av jordarters geotekniska egenskaper
Som jag redan tidigare framharingllit boumlr en trycksondering om man vill naumlrmare
kartlaumlgga jordarternas geotekniska egenskaper kombineras med mera sofistikeshy
rade undersoumlkningsmetoder Det torde naumlmligen vara orealistiskt att foumlr prakshy
tiskt bruk bygga in i sjaumllva trycksonden alla de maumltanordningar som skulle beshy
houmlvas foumlr en korrekt analys Fraringgan aumlr om det oumlverhuvudtaget aumlr moumljligt att ta
haumlnsyn till alla de faktorer som paringverkar sonderingsresultatet Man behoumlver
bara peka paring saringdana faktorer som inverkan av neddrivningshastighet sensitivitet
i lera portrycksfoumlraumlndringar i silt och finsand stenar i sand och grus taumlttshy
liggande grovkornigare skikt i lera organiskt inneharingll etc foumlr att foumlrstaring hur
komplex tolkningen maringste bli Kombinerad med provtagning och direkt bestaumlmshy
ning av de geotekniska egenskaperna i faumllt och i laboratorium utgoumlr den emellershy
tid i praktiken ett utmaumlrkt och noumldvaumlndigt komplement En mycket omfattande
sammanstaumlllning av forskning och erfarenheter betraumlffande oumlversaumlttning av
spetsmotstaringndet foumlr olika trycksondtyper till skjuvharingllfasthet friktionsvinkel
etc har som naumlmnts gjorts av Sanglerat (1972) Den tolkning till skjuvharingllfasthet
som redovisas foumlr Nilcons trycksond maringste emellertid tas med stor reservation
och kan endast betraktas som oumlverslagsmaumlssigt korrekt foumlr lera av Goumlteborgsshy
typ Helt andra vaumlrden har ibland erharingllits foumlr lera inom andra regioner i
Sverige Man kan alltsaring konstatera att korrelationsfaktorn maringste bestaumlmmas
fraringn fall till fall Kaumlnner man korrelationsfaktorn har man daumlremot stora moumljshy
ligheter att goumlra en direkt oumlversaumlttning
Som exempel paring dessa moumljligheter vill jag bl a haumlnvisa till fig 2 daumlr den odraumlshy
nerade skjuvharingllfastheten uppenbarligen kan uttryckas som ca 120 av spetsshy
trycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna oumlvre graumlnsen) och fig 4
daumlr samma skjuvharingllfasthet aumlr ca 17 0 av spetstrycket (spetstrycket i
MPa = spets kraften i kN)
En aumlnnu baumlttre illustration till naumlmnda moumljligheter ges i fig 6 Trycksondeshy
ringen som i detta fall gjorts i en moraumlnlera i Lund har sedermera komplette-
Pr f Skr I+ 10 Tr il 0- F-Rii K
(s)m Mnl
mMnl flBI I iiJ
(m)Mnl
Mnl
Mnl 5-
Mnl
lTTENHALTERfrac34 0 20 o
PRESSIOMETERMODUL KRPTRYCK Pfl MPa Ep MPa GRANSTRVCK Pt MPa 0 4 8 12 16 20 q__ 05 10 1 5
t
~
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kN
10--m
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan resultat av trycksondering och pressiometerfoumlrsoumlk i moraumlnlera i Lund Spetsmotstaringndet avspeglar i stort pressiometershymoduler och graumlnstryck Comparison between results of static penetrometer and pressure meter tests in boulder clay in Lund The point resistance has good correlation with the pressure meter modulus and the critical pressures p1 and pfl
ltD 0-
97
rats med pressiometerfoumlrsoumlk och med belastningsfoumlrsoumlk Man ser att pressioshy
metervaumlrdena i stort sett avspeglar spetsmotstaringndet vid trycksondering oumlvershy
ensstaumlmmelsen aumlr mycket paringtaglig vad betraumlffar graumlnstrycken Pn och p1 En
analys visar att pressiometermodulen aumlr ca 2 (mera exakt 1 8 plusmn 0 7) ggr
spetstrycket att graumlnstrycken p1 aumlr O 2 (0 20 ~ 0 05) och Pn ca O 15
(0 14 plusmn 0 06) ggr spetstrycket Skjuvharingllfastheten bedoumlmd ur graumlnstrycket p1
och genom provbelastning av plattor med diametern 1 0 m blir i detta fall
ca 130 av spetstrycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna undre
graumlnsen) Helt andra relationer mellan spetstryck och pressiometervaumlrden
erharinglls emellertid i andra fall jfr fig 4
Sammanfattning
Trycksonden av typ Nilcon aumlr kanske fraumlmst genom sin kontinuerliga registreshy
ring av sonderingsmotstaringndet ett utomordentligt gott hjaumllpmedel foumlr kartlaumlggshy
ning av lagerfoumlljden i en jordprofil Foumlr bestaumlmning av jordens geotekniska
egenskaper boumlr den emellertid alltid kombineras med andra mera sofistikerade
metoder upptagning av ostoumlrda prover pressiometerfoumlrsoumlk faumlltvingborrning
etc Av spetstryckets och mantelfriktionens storlek kan man daumlrvid faring en god
uppfattning om de geotekniska egenskaperna hos den jord som aumlr belaumlgen mellan
provtagningsnivaringer och provtagningsharingl Metoden aumlr i sin nuvarande mekaniseshy
rade form rationell snabb och ekonomisk Direkt maumltning av spetstrycket och
mantelfriktionen skulle starkt foumlrbaumlttra metoden Det skulle ocksaring paring laumlngre
sikt vara oumlnskvaumlrt att aumlven kunna registrera portrycksfoumlraumlndringarna vid nedshy
drivningen och att resultaten skrevs ut paring rems stans
Summary
Experiences concerning the practical use of the Nilcon (previously Jonell amp Nilsson)
static penetrometer are presented It is shown that this penetrometer is an
extremely usable aid in locating various soil layers in a soil profile An advantage
in this respect of the Nilcon method is that the resistance to penetration is conshy
tinuously registered on a penetration diagram It is felt however that it should
not be used - unless combined with other more sophisticated investigations - to
classify the soils with respect to geotechnical data such as shear strength and
compressibility Such classification based only upon the results of penetrometer
98
tests can only be successful in regions with similar geological background
where furthermore the geotechnical data are lmown from previous experience
A proper combination of penetrometer tests and laboratory investigations and
also more advanced field investigations e g pressuremeter tests and field
vane tests is no doubt the easiest and best way - both from technical and from
economical aspects - to obtain the lmowledge of the subsoil required in modern
foundation engineering
The use of the Nilcon penetrometer is with its present mechanized form
rational quick and economic A direct registration of the point resistance and
of the side friction would strongly improve the method In a longer time
perspective it would be desirable to be able to register also the pore pressure
changes ltluring penetration and have the results printed on a tape recorder
Referenser
HANSBO S amp TORSTENSSON B-A 1968 Saumlttningar under oljecisterner
i Karlstad Vaumlg- och vattenbyggaren No 8 p 112-120
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice New York
99
0
ERFARENHETER FRAN TRYCKSONDERING
Teknologie doktor Torsten Kallstenius K-Konsul t
Kalibrering
En svensk specialitet aumlr och har redan fraringn boumlrjan varit sjaumllvregistrerande
sonder
De diagram oumlver spetsmotstaringnd - djup man faringr fram paring det viset blir mera detalj -
rika aumln diagram som ritas upp i efterhand efter borrningsprotokoll Denna deshy
taljrikedom har paradoxalt nog verkat foumlrsvaringrande foumlr trycksonderingens snabba
utbredning daring i boumlrjan maringnga geotekniker inte kaumlnde sig hemma med den specielshy
la typ av diagramtolkning man maringste laumlra sig
Naumlr vi i boumlrjan paring 1950-talet boumlrjade trycksondera med SGIs sonderingsmaskin
var foumlrsta intrycket att kontrasten i diagrammen mellan kohesionsjord och friktionsshy
jord var mycket tydlig och saumlkrare aumln vid viktsondering aringtminstone i Stockholmsshy
omraringdet (fig 1) och Goumltaaumllvdalen Vid utvaumlrdering av spetsmotstaringndet hade man
vissa problem med att spetsmotstaringndet vid smaring spetsdiametrar blev mycket litet
jaumlmfoumlrt med maumltnoggrannheten Foumlrsoumlkte man arbeta med stoumlrre spetsdiametrar
till samma staringngdiameter uppkom problemet med nollinjefoumlrskjutning Det kunde
konstateras att en spets med stor diameter blev mycket kaumlnslig foumlr det statiska
tryck som foumlrelaringg i haringlrummet ovanfoumlr spetsen Detta tryck kunde variera mel-
lan vakuum och houmlga oumlvertryck
Vid anvaumlndning av tung borrvaumltska ovanfoumlr spetsen var det moumljligt att faring sjunkshy
ning utan registrering av spetsmotstaringnd Trycktillstaringndet kan verka saringvaumll saumlnkanshy
de som houmljande paring spetsmotstaringndet vid stora spetsar om spetsmotstaringndet maumlts
paring hela spetsen (fig 2)
Foumlrharingllandena kring spetsen paringverkar spetsmotstaringndet ocksaring paring andra saumltt
Friktionen mot staringng eller mantel ger en nedaringtriktad kraft som kan oumlka total -
trycket i jorden vid spetsen och daring ocksaring oumlkar spetsmotstaringndet Porvattenstroumlmshy
marna kring spetsen kan paringverka saringvaumll spetsmotstaringndet som mantelmotstaringndet i
naumlrheten av spetsen
JL
L
L
vl
Msl
Msl
0 TJAringLE
1
100
2
i 9 I
crk
v1 I
9 I I I
9 I I I I I I I
q I
3 Mpm20 ttm3 20 40 60 80 degw
Fig 1 SGI maskinsonderingsdiagram Sollentuna Spets 0 25 mm mantel 25 mm
Diagram of the SGI Sounding Machine Sollentuna Point diameter 25 mm sleeve 25 mm
101
H ) H = STATISKT TRYCK FRAringN JORDEN
= STATISKT TRYCK UPPIFRAringN MOT SPETSEN
Lp
PORVATTENSTROumlM
U = (TIDEN)
KAN VARIERA MELLAN - 1 OCH H) VAumlTSKA
UPPAringTRIKTAD MANTELKRAFT = Mu UPPAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Su
~--- ~
Ps =llmiddot(tpmiddotLp 116ml + 11P2(cf+Uls (6ml-
- qh 1 ( lt6micro2- hr2 l ~-- _
NEDAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Sn
Ps = Su + Mu - Sn
Fig 2 Faktorer som paringverkar spetsmotstaringndet vid trycksondering
Factors influencing point resistance at penetration testing
102
Sk loumlseggsbildning kan paringverka sonderingsmotstaringndet Loumlseggsbildning innebaumlr
att jord haumlftar vid spets eller mantel och daumlrvid oumlkar dess verksamma tvaumlrsnittsshy
yta
Vid olika tillfaumlllen har trycksonderingsdiagram kunnat tolkas och jaumlmfoumlras med
skjuvharingllfasthetsbestaumlmningar Fig 3 visar naringgra exempel paring kalibreringar
Av maumlttekniska skaumll aumlr spridningen stoumlrst vid smaring spetsmotstaringnd Varierande
portryck aumlr en trolig huvudorsak till spridningen Portrycket har i lera konstashy
terats oumlverstiga 1 bar ( ~ 10 Mpm2) vid nedpressning av en staringng (jfr Kallsteshy
nius amp Wallgren 1956 fig 8a-b) men kan ocksaring vara avsevaumlrt laumlgre beroenshy
de paring dilatans och permeabilitet hos jorden Specifika trycket paring spetsen har i
allmaumlnhet varit houmlgre aumln vad som skulle kunna kalkyleras utan haumlnsyn till de
makrogeotekniska foumlrharingllandena Naumlr spetsdiametern oumlkar relativt staringngdiameshy
tern minskar det specifika trycket Oumlkad mantellaumlngd oumlkar det specifika trycket
Roterande staringng minskar spetsmotstaringndet
Diagramtolkning
En faktor som verkat foumlrdroumljande paring utnyttjandet av trycksonderingstekniken i
Sverige har varit bristen paring vaumlgledning naumlr det gaumlllt att tolka diagrammen Haumlr
behoumlvs kunskap om de maskinella och drifttekniska faktorerna erfarenhet av
diagram i olika lagerfoumlljder och viss tolkningsskicklighet Tolkning av trycksonshy
deringsdiagram faringr en viss likhet med tolkning av flygbilder Man kan ta haumlnsyn
till maringnga olika faktorer (fig 4)
Regelbundna hack i kurvorna med t ex samma intervall som skarvstaumlngernas
laumlngd tyder paring att skarvningsfoumlrfarandet portrycket eller den fria staringngvikten
har paringverkat resultaten
Spetsmotstaringndets storlek kan antyda fasthet om det aumlr mycket houmlgt och loumlshet
om det aumlr mycket laringgt men man kan inte utan vidare paringstaring att det gaumlller en viss
jordart Fig 4 antyder vissa tolkningselement som man kan ha nytta av Man
maringste laumlgga maumlrke till att alternativa tolkningar aumlr moumljliga saringsom figuren antyder
Fig 5 visar tvaring mycket lika trycksonderingskurvor i moraumlnlera daumlr man i det ena
fallet har ett gyttjeskikt som endast kan urskiljas genom en naringgot jaumlmnare kurvdel
lttk Mpm2
4+---~---~Nc20
3 EV
2 +------middot -~
Nc
4 8 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERABAringLSTA SPETS C40MM MANTEL 40MM
o----------25 4 CM SPETSD I AMETER
103
((k Mpm2
LOumlS
8
6
4
2
e
E
e e
bull el
5 10
15
Nc =18
20 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERAJAumlRVA SPETS I 25 MM MANTEL 25 MM
lt9-----+----1--e= 1 200 400 BAR
SPETSMOTSTAringNO
SGI SONDERMASKIN I LERAAGNESBERG SGI SONDERMASKIN KALIBRERING I SAND INVERKAN AV OLIKA SPETSAR VID SPETS l25MM MANTEL 25MM SAMMA STAringNG
crk Mpm2 Nc =18
8
6
4
2
Cl
e Cl
e
e
bull
e e e e
bullf vbull bullbull
5 10 15 20 BAR SPETSMOTSTAringND
NILCON TRYCKSOND I LERA JAumlRVA
10 CM2 SPETS
Fig 3 Naringgra kalibreringar av svenska trycksonder
A few calibration tests of Swedish penetrometers
A
J
DJUP
104
50
F
E
)
A = TORRSKORPA I LERA
B = MARKYTA MED FRIKTIONSJORD C = LERA GYTTJA ELLER LOumlST LAGRAD SAND
D = FYLLNING AV SAND ELLER GYTTJA
SPECIFIKT SPETSMOTSTAringND 100 150
G---===i==
E = MEDELFAST LAGRAD SILT SAND GRUS ELLER TORV (KOMPRIMERAD)
F = FAST LAGRAD SILT SAND ELLER GRUS G = FAST LAGRAT GRUS ELLER MORAumlN H = FOumlRSTADIUM TILL MORAumlN J = KONTRASTRIK LAumlTTOLKAD KURVA
K = KONTRASTFATTIG SVAringRTOLKAD KURVA L = OumlVERGAringNG POSTGLAC IAL - GLACIAL LERA
~ l r
STEN
STAringNGSKARVNING VID OLIKA MASKINER OCH OLIKA SILTJORD
Fig 4 Exempel paring tolkningselement vid trycksondering
Examples of interpretation elements in penetration testing
My my M
mMnl
Mnl
m Mnl
G Mnl
mMnl
Fig 5
w
T
St
Mj
T
G
Fr
Fig 6
105
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Malmouml 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Malmouml (Southern Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Skutskaumlr 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Skutskaumlr1 (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
106
Fig 6 visar ett liknande fall daumlr gyttjan givit laumlgre och jaumlmnare spetsmotstaringnd
Torven kunde lika gaumlrna ha tolkats som friktionsjord eller torrskorpelera
I maringnga fall aumlr det laumlmpligt att fraringngaring den tolkningsteknik man aumlr van vid fraringn
viktsonderingen Man kan inte utan vidare skriva Ko (oorganisk kohesionsjord)
eller Fr (friktionsjord) Oftast kan man goumlra jaumlmfoumlrande studier av olika diagram
tagna paring ett visst omraringde och daumlrvid urskilja vissa typiska diagramdelar Fig 7
visar exempel paring en saringdan tolkning daumlr man har faringtt hjaumllp av intilliggande diagram
och av gles provtagning foumlr uttolkningen som annars varit mycket svaringr att goumlra
Observera att mantelmotstaringndets (M) genomsnittsvaumlrden delvis oumlverstiger uppmaumltshy
ta totalmotstaringnd Man har haumlr bl a foumlrsummat staringngviktens inflytande
En viss kaumlnnedom om geologiska tolkningselement somt ex torrskorpa av lera
oumlvergaringng mellan postglacial och glacial lera och svallade skikt ovanfoumlr botten -
moraumln underlaumlttar tolkningen Man har ocksaring stor nytta av att i tabellform som
ansluter sig till ett omraringdes koordinater i plan ange trycksonderingsresultaten
foumlr att faring baumlttre oumlverblick
Tolkning av trycksonderingsdiagram skulle kunna underlaumlttas om man beaktar
kompletterande iakttagelser En saringdan iakttagelse aumlr mantelmotstaringndets tillvaumlxt
med djupet Antingen observerar man det totala motstaringndet mot sondstaringngen
eller ocksaring infoumlr man en saumlrskild maumltmantel daumlr delmotstaringndet bestaumlms (jfr
andra artiklar i denna publikation) Relationen spetsmotstaringnd - mantelmotstaringnd
har i Vaumlsteuropa anvaumlnts som tolkningshjaumllp
En annan god hjaumllp aumlr att avlaumlsa portryckets permeabilitetens eller spetsmotshy
staringndets aumlndring med tiden Variationer antyder finkornig jord Man skulle slutshy
ligen kunna jaumlmfoumlra resultaten vid statisk maumltning i form av belastnings- och
avlastningsfoumlrsoumlk med kinetisk maumltning (
Behov av forskning
Fig 8 visar vissa faktorer vid trycksonderingsspetsar som behoumlver utredas
typiseras och standardiseras Man skulle i en framtid ha nytta av att sortera
upp moumljligheterna mera komplett Omedelbart boumlr man soumlka aringstadkomma en
provisorisk standardisering och typisering enligt foumlljande
L A
a =gt a
C
C
HAringL 72
50
--middot--
107
BAR 100
----
HAringL 77
D
A = FASTA YTLAGER AV TORRSKORPELERA
B = FAST LAGRADE SKIKT AV LERA MJAumlLA ELLER MO
C = NAringGOT LOumlSARE SKIKT AV LERAMJAumlLA OCH MO
D = FAST LAGRADE BOTTENSKIKT SANNOLIKT FRIKTIONSJORD
Fig 7 Trycksonderingsdiagram fraringn Mjoumllby 10 cm2 spets typ Nilcon
50
Penetration-test diagrams from Mjoumllby (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
BAR
BENAumlMNING
SKARVSTAringNG
MAumlT MANTEL
EVENTUELLT ROumlRELSEORGAN
MAumlTSPETS
108
KRAFTMAumlTNIN
f PORTRYCKSMAumlTNINGJ r(EVENTUELLT )
kPERMEAlLITET) a
ATT KLARLAumlGGA
STAringNGDIAMETER
OumlVERSKJUTANDE MANTELLAumlNGD
MAumlTMANTEL ELLER EJ
MANTELLAumlNGD
MANTELD I AMETER
EVENTUELLT AVSTAringND MELLAN SPETS OCH MAumlTMANTEL
VAumlRDET AV KRAFT ROumlRELSEMAumlTNING VID STATISKT PROV
EVENTUELL SPETSMANTEL
SPETSDIAMETER
SPETSVINKEL
VAumlRDET AV PORTRYCKSshyOCH ELLER PERMEABILITETSMAumlTNING
Fig 8 Spetsen som forskningsobjekt
N eed of research concerning the penetrometer point
Uppdelning i typldasser
Spetsformen
109
Maumltmantelformen och mantelns laumlge
Staringngdiametern
Arbetshastigheten
Foumlr detta behoumlvs vissa utredningar och vaumlgledande foumlrsoumlk
Forskning foumlr diagramtolknin_g_ boumlr syfta till att bygga upp en bank av tolknings -
element foumlr jordarter och geologiska profiler daumlr man beaktar enbart spetsshy
motstaringnd enbart mantelmotstaringnd enbart E-modul eller enbart permeabilitet
men ocksaring beaktar relationer mellan dessa variabler Man bygger laumlmpligen ut
systemet gradvis och boumlrjar med spets - och mantelmotstaringnden Arbetet boumlr paring
laringng sikt syfta till en handbok i diagramtolkning
Man vill helst kunna omsaumltta trycksonderingsresultat till praktiskt anvaumlndbara
geotekniska upplysningar Daring boumlr man frac12alJ~~ och statistiskt utvaumlrdera tryckshy
sonderingens korrelationer till skjuvharingllfasthet kompressibilitet E -modul paringlshy
baumlrighet och plattbaumlrighet Sannolikt kan man haumlr faring anvaumlndbara naumlrmevaumlrden i
varje fall foumlr oumlversiktliga bedoumlmningar Foumlr aumlndamaringlet behoumlvs ett stort antal
case records
Trycksondering foumlrekommer i stor utstraumlckning framfoumlr allt i Centraleuropa
och Vaumlsteuropa Behovet av forskning kan inte skaumlligen helt ldaras av ett saring litet
land som Sverige Mycket borde kunna utvinnas av ett organiserat internationellt
samarbete och daumlr boumlr man satsa forskningsmedel Varingr geologi aumlr dock i vissa
fall speciell och fordrar insatser ocksaring av oss sjaumllva
Slutkommentar
Avslutningsvis kan den uppfattningen framfoumlras att trycksonderingen har stora
moumljligheter att ge god och billig information om geotekniska foumlrharingllanden Den
aumlr vaumll vaumlrd att satsa forskningsmedel paring Det kan antas att utvecklingen haumlr i
landet kommer att leda till tre olika slag av trycksondering
1 Den stora maumlngden av sonderingar kommer laumlmpligen att klaras med snabbt
och billigt arbetande spetsmotstaringndsmaumltande sonder som ger diagram ungeshy
faumlr av den typ som maskinsonderingen nu ger
110
2 Som rutinsondering i varingra vanligaste loumlsa till medelfasta jordlagerfoumlljder
kommer man ocksaring att anvaumlnda elektroniska sonder med moumljlighet att
bestaumlmma spetsmotstaringnd och motstaringnd mot en saumlrskild maumltmantel Trolishy
gen kommer kompletterande bestaumlmningar att foumlrekomma i en del sonder
daring man har goda moumljligheter att aringstadkomma detta elektroniskt vid en och
samma neddrivning
3 I fastare lagring kommer man kanske att ha behov ocksaring av naringgon utlaumlndsk
metod som utvecklats foumlr anvaumlndning i foumlrborrade haringl
Summary
Self-recording penetration tests area Swedish speciality since the end of the 1940s
The diagrams contain much information but one must learn how to interprete them
Diagrams from calibration tests with the SGI Sounding Machine and the Nilcon
Penetrometer are shown Most specific point resistances are higher than calculated
theoretically Skin friction and speed of penetration must influence Values scatter
much in soft clays Variable pore-water pressure and low apparatus-sensitivity for
great penetration force also affect the results Penetrometer points must not have
diameters much larger than that of the extension rods
Some diagrams difficult to interpret are shown
Future research and further studies in Sweden should concentrate on~
1 Standardization of a few principles of penetration testing
2 Preparation of a handbook for evaluation of penetrometer diagrams
3 Testing out correlations between point resistance - skin friction in the first hand and possibly also pore pressure and stress-strain relationships
4 International collaboration
5 Direct correlation of test values to practical engineering data
Referenser
KALIBTENIUS T amp WALLGREN A 1956 Pore water pressure measurement
in field investigations R Swed Geot Inst Proc No 13
0 0
PAGAENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGS-
UTRUSTNING I SVERIGE
113
UTVECKLING AV BORROS TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING SAMT DATAshyREGISTRERING AV RESULTAT FRAringN FAumlLT- OCH LABORATORIEUNDERshySOumlKNINGAR
Direktoumlr Arnold Haumlgby Borros AB
Nedan ges en beskrivning av hur Borros AB som konstruktoumlr tillverkare och
foumlrsaumlljare av geoteknisk utrustning ser paring trycksonderingen som en framtidsshy
metod vid geotekniska undersoumlkningar Eftersom Borros sjaumllv ej utfoumlr geotekshy
niska undersoumlkningar maringste bedoumlmningarna ske helt efter det intresse som
varingra kunder visat foumlr varingrt utvecklingsprogram Givetvis begraumlnsas ocksaring beshy
doumlmningen till de moumljligheter Borros har att kunna uppfylla de oumlnskningar som
framstaumllls
Foumlr ca 10 aringr sedan skaffade Borros en hollaumlndsk trycksond med mekanisk
kraftoumlverfoumlring fraringn spetsen upp till markytan daumlr man kunde avlaumlsa trycket
mot spetsen paring en maumltklocka Under loppet av 4-5 aringr gjordes sedan sporadiska
borrningar med denna utrustning i de svenska jordarna i samarbete med varingra
kunder foumlr att ge en uppfattning om vilka resultat denna metod kunde ge Vi
fann under denna tid att metoden saumlkerligen kunde ha stort geotekniskt vaumlrde
Vi fann dock att maumltapparaten ej var tillraumlckligt noggrann foumlr sitt aumlndamaringl och
att den inte var tillraumlckligt rationell att arbeta med Borrningarna blev med
andra ord foumlr dyra Foumlr att raringda bot paring detta konstruerade vi en helt annorlunshy
da maumltutrustning som haumlr skall beskrivas
Fig 1 visar sjaumllva maumltinstrumentet som har fyra maumltomraringden med vars hjaumllp
man kan registrera krafter som paringverkar maumltspetsen Den kaumlnsligaste skalan
kan registrera en kraft av O 1 kg cm 2 foumlr en naringl roumlrelse av 1 mm och den groumlvs -
ta skalan en kraft av 4 kg cm 2 foumlr en naringlroumlrelse av 1 mm Eftersom naringlen kan
roumlra sig 100 mm saring blir maumltomraringdet i det foumlrsta fallet 01 - 10 kgcm2
och i
det senare fallet 4 - 400 kgcm2 raumlknat paring den maumltspets som vi idag har i
lager Sjaumllva instrumentet aumlr ej bundet till dessa maumltomraringden utan kan anvaumlnshy
das foumlr maumltning av snart sagt alla storlekar av tryck
114
Fig 1 Registrerande maumltinstrument typ Borro
Recording unit type Borro
115
Det som haumlr beskrivits gaumlller endast den maumltspets som idag finns i lager Oumlnskas en maumltspets foumlrt ex max 10 ton blir maumltomraringdet 125 - 1000 kgcm
2
oumlver de fyra olika skalorna Kostnaderna haumlrfoumlr aumlr desamma men kaumlnsligheshyten blir betydligt mindre aumln foumlr den foumlrra spetsen Skulle intresset daumlremot vara att maumlta tex max 1 ton blir maumltomraringdet 0025 - 100 kgcm
2 I detta
senare fall blir givetvis kaumlnsligheten stoumlrre aumln foumlr normalspetsen
Maumltspetsen (fig 2) har ett cirkulaumlrt tvaumlrsnitt av 10 cm2 och en spetsvinkel av 60deg Den aumlr helt sluten och aumlr taumlt mot saringvaumll vatten som jord Den har ej naringgra roumlrliga delar och den maumlter enbart jordens tryck mot den koniska spetsen
Fig 3 visar det enklaste saumlttet att driva ner maumltspetsen i jorden naumlmligen med hjaumllp av en vevdomkraft som kan ge ett tryck av 4 ton Trycket mot spetshysen registreras paring instrumentets mm-rutade papper (torrnaringlsmetoden) genom att naringlen roumlr sig i rak linje fraringn vaumlnster till houmlger Spetsens laumlge i djup marshykeras genom papperets roumlrelse som kan varieras med 110 eller 1100 dvs 1 m roumlrelse av spetsen kan antingen ge 10 cm eller 1 cm roumlrelse av papperet Man kan under borrningens garingng goumlra anteckningar paring papperet med vilken penna som helst Naumlr borrningen aumlr klar kan protokollet kopieras i oumlnskat antal paring tex en Xerox-apparat Den dyrbara uppritningen kan saringledes undvikas Naringgra foumlrskoumlningar av protokollet som ibland sker vid uppritningen blir saringshyledes omoumljliga att goumlra
Vill man ha stoumlrre nedpressningskraft aumln 4 ton finns det motordrivna hydraushyliska domkrafter med en kapacitet av upp till 30 ton i lager
Vid ett besoumlk av professor De Beer fraringn Belgien sommaren 1972 diskuterades sondutrustning ingaringende och flera synpunkter erhoumllls Bl a har besoumlket mynnat ut i nykonstruktion av en spets som haumlr skall beskrivas mera i detalj
Spetsen har liksom tidigare en konvinkel av 60deg men tvaumlrsnittsarean aumlr 10 cm2 paring en laumlngd av 1 m oberoende av om friktionsmaumltning skall ske eller ej Skall friktionsmaumltning ske boumlr maumltkroppen foumlr denna maumltning vara placerad 05 m ovanfoumlr spetsen och den boumlr vara mellan 100 och 300 cm2 Den stora differensen torde bero paring olika oumlnskemaringl Eftersom maumltkroppen har ett tvaumlrshysnitt av 10 cm2 blir maumltkroppens omkrets ca 112 cm och dess laumlngd ca 9-27 cm
Fig 2 Maumltspets
Penetrometer point
Fig 3 Handdriven trycksonderingsshyutrustning
Hand-operated penetrometer equipment
J--1 J--1 a
117
Om man vaumlljer den kortare maumltkroppen faringr man en orolig maumltkurva som
registrerar tunna skikt av jordarter med annan friktion Vid den laringnga maumltkropshy
pen faringr man en lugnare kurva som ej saring starkt markerar de tunna jordlagren
Det aumlr aumlven bekant att neddrivningshastigheten aumlr av stor betydelse En neddrivshy
ningshastighet av 1 m per min har visat sig laumlmplig Det kan kanske anses att
denna relativt laringngsamma neddrivningshastighet skulle staumllla sig dyrbar men saring
aumlr icke fallet Under foumlrutsaumlttning att undersoumlkningen skall ske med kontinuerlig
neddrivning och s k flygande skarvning av borrstaumlngerna saring tar neddrivningen
av ett normalt borrharingl icke mer aumln 10-20 min
Ytterligare en omstaumlndighet som kanske inte paringverkar sjaumllva borrningen men
vaumll dess bedoumlmning aumlr skrivarnaringlens hastighet oumlver papperet En alltfoumlr snabb
skrivarnaringl goumlr laringnga hastiga utflykter oumlver papperet och registrerar onoumldigt
smaring hinder foumlr provspetsen En alltfoumlr laringngsam skrivarnaringl hinner icke med att
registrera vaumlsentliga hinder saringsom tunna lager av sand eller lera Vi har funnit
att en hastighet paring skrivarnaringlen av 5 cm per sek aumlr laumlmplig foumlr att ge en laumltt
laumlsbar registrering av foumlrloppet
Som synes aumlr det angelaumlget att snarast standardisera ovannaumlmnda maringtt och foumlreshy
teelser naumlr det gaumlller sjaumllva maumltspetsen och foumlrfarandet vid sonderingen Om
detta ej sker kan utvecklingen inom geotekniken komma in paring felaktigt sparingr
som aumlr till skada foumlr verksamheten Naringgon standardisering av saumlttet att maumlta
sjaumllva trycket eller friktionen oumlnskas ej ej heller saumlttet att foumlra upp dessa maumltshy
vaumlrden till registreringsapparaten Naturligtvis boumlr kraven paring sjaumllva maumltnogshy
grannheten anges i en standard laumlmpligen daring i form av en viss -sats av det
totala trycket mot maumltkropparna
Eftersom trycksondering i den haumlr noggranna formen knappast utfoumlrs i Sverige
idag aumlr det moumljligt att maumltutrustningen aumlr en smula dyr och komplicerad foumlr
att anvaumlndas endast till detta aumlndamaringl Det kan emellertid antas att databehandshy
ling av erharingllna resultat fraringn saringvaumll faumllt som laboratorier inte ligger saring saumlrskilt
laringngt framfoumlr oss Av denna anledningen har firman konstruerat ett instrument
som kallas GEODATAPLOTTER fig 4 Med detta instrument kan ett visuellt
protokoll i A4-format uppritas med hjaumllp av en specialkonstruerad multi-skrishy
vare med sifferkodifiering av samtliga standarduppgifter i protokollets huvud
och 2-siffrig kod foumlr alla iakttagelser under sonderingen Samtidigt som detta
118
Fig 4 Geodataplotter Instrument foumlr registrering av geotekniska faumlltshydata
Geodata plotter Instrument for recording geotechnical field data
119
sker kan via en kabel ansluten till instrumentet alla dessa uppgifter antingen
oumlverfoumlras till en 8-haringls remsstans i faumllt eller direkt till en datacentral via
MODEM-utrustning ansluten till telefonlinje Foumlr att ett saringdant instrument
skall vara ekonomiskt foumlrsvarbart har det konstruerats saring att praktiskt taget
all slags sondering kan registreras paring det saumltt som haumlr naumlmnts
Fig 5 a-f visar sex protokoll oumlver naringgra av de vanligaste undersoumlkningsshy
metoderna som i foumlrsta hand kommer att kunna registreras med detta
instrument
a trycksondering
b viktsondering
c hej ar sondering
d jord-bergsondering
e vingborrning
f inklinometermaumltning
Hur kan denna nyi metod foumlr try_cksonderh1g__g-0ras ekonomiskt anvaumlndbar
I dagens laumlge fraringgas fraringn flera haringll efter utrustningar som kan hanteras endast
av en man Foumlr naumlrvarande finns saringvitt bekant inga bestaumlmmelser som
hindrar att en man arbetar med motorsaringg eller koumlr traktor Daumlrfoumlr tror jag
inte att det aumlr foumlrbjudet att saumlnda endast en man i faumllt foumlr att goumlra en borrning
I varje fall aumlr detta riskfritt saring laumlnge det finns annan arbetande personal inom
houmlr- och synharingll Man kan daumlrfoumlr konstruera en rad enmansmanoumlvrerade utshy
rustningar varav haumlr skall beskrivas detaljer som houmlr till en saringdan utrustning
med vars hjaumllp en trycksond av den typ som haumlr beskrivits skall kunna manoumlvshy
reras av en man
Fig 6 visar en domkraft med vilken en man paring hydraulisk vaumlg kan trycka ner
en borrstaringng i jaumlmn takt till oumlnskat eller moumljligt djup Hydraulmotorn driver
samtliga friktionshjul som alla aumlr staumlllbara och placerade i zick-zack saring att en
varierande staringngdiameter icke kan skada borrstaringngen genom onormalt valsshy
tryck Denna domkraft aumlr placerad laumlngst fram paring dragstaringngen till en enaxlig
slaumlpvagn som kan kopplas till en vanlig jordbruks- eller skogstraktor foumlrsedd
med naringgon form av stoumlrthytt
~ N
s 11 i
a) Trycksondering
om~ oo 00100 1m mm oo mm 1m 1m 1
o--
151--
221-+-1+-H--t-H-l -middot+--++++-+--middot-
~-1J++i-l++++t+middotmiddotfi-+H
Static penetrometer sounding b) Viktsondering
Weight sounding c) Hej arsondering
Dynamic sounding
Fig 5 a-c Exempel paring olika diagram som kommer att kunna uppritas av geodataplottern
Examples showing diff erent diagrams which will be recorded by the geodata plotter
--
1-1 Ni 0
ltI
+ prrk~ 10deg 20deg 30deg
tmiddot-tmiddotmiddotmiddotjmiddotmiddotl--1middot-I
i-1-t - -1--
4 -t-t-t---t--7-JH t-middot-~-t-l- l- -l-middotlmiddot-J--1-l-+ +-1--1~-1-
5 i--+--1-4-+-+--t- 1--+~1- +-+ -1
6-- 1middot---- 1-t-
H-t
H-r-1+
9---l--+--4-+- H-+t--101--1--t- lmiddot-+-1-1
ll-1---1-
12
d) Jord-bergsondering Soil- and rock sounding
e) Vingborrning Vane boring
f) Inklinometermaumltning Inclinometer measuring
Fig 5 d-f Exempel paring olika diagram som kommer att kunna upp ritas av geodataplotten1
Examples showing different diagrams which will be recorded by the geodata plotter
+-
t7-t--
I- NI I-
122
Fig 6 Hydrauldriven valsdomkraft
Hydraulic driven rolling jack
123
En saringdan slaumlpvagnsenhet visas i fig 7 daumlr all utrustning foumlr en trycksondering
finns och befinner sig under neddrivning Garingngen foumlr ett borrharingls utfoumlrande blir
daring foumllj ande
Operatoumlren koumlr traktorn saring att maumltspetsen kommer rakt oumlver den plats daumlr
sonderingen skall ske Han garingr sedan oumlver till slaumlpvagnen och lyfter med hjaumllp
av markstoumldens domkrafter slaumlpvagnen saring houmlgt att lasten vilar uteslutande paring
stoumlden och saring att slaumlpvagnens golv aumlr horisontellt Daumlrefter goumlr han fast stagshy
kaumlttingarna i traktorns stoumlrthytt och driver upp den fraumlmre domkraften saring att
stagkaumlttingarna spaumlnns och att trycket paring de bakre stoumlden blir praktiskt taget
noll Ett stelt system har daumlrvid erharingllits som aumlr tillraumlckligt stumt och tungt
foumlr att kunna anvaumlndas som motharingll vid sjaumllva nedtryclmingen Denna sker nu
med hjaumllp av friktions domkraften och med 11flygande II skarvning Trycket mot
spetsen och friktionen mot spetsens sidor foumlrs som elektriska impulser genom
kabeln till instrumentet som ger dels en bild av foumlrloppet paring protokollet dels
stansning av en haringl remsa med vars hjaumllp erharingllna maumltdata kan utvaumlrderas i en
foumlr aumlndamaringlet programmerad datamaskin Naumlr sonderingen aumlr faumlrdig sker
uppdragning genom att rotationsriktningen vaumlnds paring hydraulmotorn och avskarvshy
ningen sker enligt den flygande principen
Hela denna slaumlpvagn kan byggas in och foumlrses med lyse och uppvaumlrmning och
kan paring saring saumltt bli en praktisk och attraktiv arbetsplats
Utvecklingsarbete aumlr igaringng aumlven foumlr den oumlvriga delen av firmans utrustningar
saring att samtliga svenska borrmetoder och laboratorieundersoumlkningar kan drivas
av en man och resultatet kan registreras i ovan beskrivna instrument foumlr vidare
behandling i datamaskin och lagring i databank
Summary
BORROS AB is specialist in geotechnical equipment which is for the main part
used in the Northern countries of Europe During about ten years the Company
has carried on research and production of the equipment shown in the figures
of the article
This progress has resulted that the Company now can offer a penetrometer
equipment where the pressure on the measuring rod is transferred as electric
124
le-
i ~~ltMt
I
~1c_TION -rBo-Rlii_O_E_U_lteTR-JC-AL_PE_N_E1C_Ro_N_ET-Elgt-=l-c=-~-=--=---=----_~
7r-i o~-_ f
OIAGIMN I-~~= -N-G-EN-JOuml-RS-FI-RM-AN_B_OR-RO_S_1_B t-------1
~-~ bullbull ~ -----~ - bullbull middot~ 1o7Z 1lJJ(
Fig 7 Borras el-trycksonderingsutrustning monterad paring slaumlpvagn
Borras electrical penetrometer equipment Trailer arrangeshyments
A Enaxlig slaumlpvagn att kopplas till traktor eller jeep Den elektriska utrustningen foumlr sondering aumlr monterad paring slaumlpvagnen Nedpressshyningskraft 4 ton utan foumlrankring
B Traktor eller jeep
C Justerbar kedja vilken foumlrenar s] aumlpvagn och traktor till ett stelt system under neddrivningen (Kedjan faringr ej vara ansluten under transport)
D Domkraft avsedd foumlr att spaumlnna kedjan C
E Tvaring domkrafter avsedda foumlr fixering av slaumlpvagnen i horisontellt laumlge
F El-trycksonden under neddrivning
G Anordning foumlr kontinuerlig neddrivning och uppdragning av sonden
H Plats foumlr sondstaumlnger
I Sjaumllvregistrerande instrument
K Kabel mellan sond och instrument
L Manoumlverpanel foumlr neddrivning och uppdragning samt foumlr domkrafter
M Hydraulaggregat foumlr G och domkrafterna
125
A Single axle trailer for towing after a tractor or jeep All equipment for el-penetration test is mounted on the trailer and penetration can be made up to a pressure force of 4 tons without any anchoring
B Tractor or jeep
C Adjustable chain which links the trailer and tractor to a fixed system of non-bending when operating with the penetrometer (The chain must be disconnected during transport)
D Hydraulic jack to stress the chain C
E Two hydraulic jacks to fix the trailer in a horizontal position
F El-penetrometer ltluring operation
G Push- and pull devices for continuous driving of penetrometer
H Place for sounding rods
I Self-recording instrument
K Cable from probe to instrument
L Operating panel for push- and pull devices and for hydraulic jacks
M Hydraulic unit for G and the jacks
impulses through a wire conductecl within the drill rod to a specially designed
recorder which on a diagram paper can register pressures between O 025 -
1000 kpcm2
Borros is also developing a special instrument called GEODATAshy
PLOTTER which besides what is related above can transfer all necessary data
from a field work to a 8-holes tape perforator in the field or via MODEMshy
equipment connected to the telephone net can transfer field work data directly
to a data central This latter equipment can even be used for recording when
performing penetration tests with other types of equipment existing in the
Nordic countries
127
NILCONS NYA GEOTEKNISKA FAumlLTUTRUSTNING Teknologie licentiat Sven Nilsson Nilcon AB
Maringlsaumlttningen foumlr utvecklingen av Nilcons nya geotekniska borrutrustning har
varit att denna ensam skall kunna klara huvuddelen av erforderliga faumlltarbeten
paring ett vetenskapligt riktigt effektivt och ekonomiskt saumltt Utrustningen har
byggts upp kring en trycksonderingsmetod som gjort det moumljligt att aumlven utshy
foumlra exempelvis provtagning vingborrning roumlrdrivning haringl tagning och rotashy
tionsborrning
En icke ovaumlsentlig del av utvecklingsarbetet har varit att framtaga ett laumlmpligt
fordon utformat foumlr sitt speciella geotekniska aumlndamaringl Daumlrigenom har man
kunnat inte endast rationalisera faumlltarbetet utan aumlven skapa baumlttre foumlrutsaumlttshy
ningar foumlr noggrannare tillfoumlrlitligare och effektivare provningar Utveckshy
lingsarbetet har skett i samarbete med ingenj oumlrsfirman Jacobson amp Widmark
Borrfordon
Fordonet har gjorts handdrivet foumlr att erharinglla maximal framkomlighet Denna
vagn eller raumlttare sagt handdrivna arbetsplattform aumlr foumlrsedd med tre
hydrauliska stoumldben med vilka plattformen snabbt kan instaumlllas horisontellt
oumlver borrharinglet (fig 1) Paring plattformen finns foumlrutom borrutrustningen allt
erforderligt borrmaterial samt hj 1ilpmedel saringsom el varmvatten arbetsbaumlnk
diskho m m I oumlvrigt gaumlller foumllj ande data foumlr bandvagnen
Bredd ca 20 m
Laumlngd ca 35 m
Vikt ca 3500 kg
Markfrigaringng 035 m
Hastighet 0 - 10 kmh
Vaumlndradie ca 1 m
Marktryck ca O 15 kpem 2
Vagnen aumlr foumlrsedd med dragkrok och har en dragkraft paring ca 4 ton
128
Fig 1 Banddrivet fordon med plattform foumlr borrutrustning
Tracked vehicle with working platform and boring equipment
129
Trycksonderingsutrustning
Den nya trycksonderingsutrustningen aumlr en vidareutveckling av Nilcons tidigare
trycksond med kontinuerlig registcering Utvecklingen bestaringr i huvudsak i att
maumlt- och registreringsmetoden foumlrfinats samt att kapaciteten oumlkats Dessutom
har sondutrustningen saringsom tidigare naumlmnts utformats saring att man paring ett
effektivt saumltt kan utfoumlra andra vanliga faumlltarbeten
Maumltning av spetsmotstaringndet
Foumlr maumltning av spetsmotstaringndet har vi valt samma metod som vid SGIs autoshy
matsond (trycksond) dvs staringngen vrids ner i marken i en bestaumlmd stigning
Daumlrvid maumlts baringde den totala vertikala neddrivningskraften och den horisontella
komposanten av mantelfriktionen (fig 2) I instrumentet har inbyggts en autoshy
matik som automatiskt subtraherar mantelfriktionen fraringn den totala neddrivshy
ningskraften varvid spetsmotstaringndet direkt registreras Till skillnad fraringn SGIs
automatsond har stigningen paring mar1telns skruvroumlrelse gjorts mycket mindre
naumlrmare bestaumlmt 197deg foumlr s6 335 mm borrstaringng Foumlrdelen med ~etta aumlr att
man minskar mantelfriktionens vertikala komposant och oumlkar den horisontella
Daumlrigenom blir den vertikala mantelfriktionens komposant i foumlrharingllande till den
totala neddrivningskraften mindre Paring detta saumltt erharinglls en avsevaumlrt baumlttre maumltshy
noggrannhet Det medfoumlr ocksaring att en stoumlrre del av neddrivningskraften garingr till
spetsen
Foumlr att detta maumltsystem skall fungera maringste man ha en noggrant fixerad skruvshy
roumlrelse Detta har kunnat erharingllas genom att den vertikala matningen sker
medelst 2 kulskruvar som mekaniskt har kopplats ihop med rotationen Matshy
ningen med kulskruvar har ocksaring valts foumlr att erharinglla en jaumlmn och deformashy
tionsstyrd neddrivning Foumlr automatsonden gaumlller i oumlvrigt foumlljande data
Maximal upp- och neddrivningskraft
Drivhastighft
Maximalt vridmoment
Rotationshastighet
Genomgaringngen i vaumlxellaringdan
14 ton
O - 6 mmin
75 kpm
0 - 200 rmin
s6 105 mm
Rotationsdelen kan kompletteras saring att ett maximalt vridmoment av 175 kpm och
en rotationshastighet av upp till 8 00 r min erharinglls
130
s
Fig 2 Principfigur Sondstaringngen drivs ner i en laringst skruvshyroumlrelse med en bestaumlmd stigning av 19 7deg Den horisontella komponenten FH och den vertikala S + Fv maumlts Paring instrumentet registreras automashytiskt spetsmotstaringndet S Mantelfriktionen FH kan ocksaring maumltas
Principle diagram The boring rod is driven down in a locked screw motion with a rise of 19 7deg The horizontal component FH and the vertical S + Fv will be measured On the instrument the point reshysistance S is automatically recorded The skin fricshytion component F H can also be measured
131
Saringsom standard anvaumlnds en haringlad borrstaringng med ytterdiametern i 33 5 och
innerdiametern i 15 mm Andra staringngdimensioner kan anvaumlndas varvid endast
en mindre omstaumlllning av instrumentet behoumlver utfoumlras
Maumltsystemet aumlr mekaniskt med en rak fjaumlder som kraftgivare Instrumentet
registrerar upp till 3 000 kp vertikalkraft och 75 kpm (alt 175 kpm) vridmoshy
ment Registreringsbredden paring papperet aumlr 100 mm och olika kaumlnslighet kan
instaumlllas fraringn 500 kp till 3 000 kp foumlr fullt utslag
Denna borrutrustning kan anvaumlndai foumlr ett flertal andra faumlltarbeten saringsom
1 Vingborrning Utrustningen kan direkt anvaumlndas foumlr vingborrning varvid
registrering kan ske med trycksondinstrumentet Man erharingller daring en ortoshy
gonal registrering Vridmomentkapaciteten aumlr 75 kpm (alt 175 kpm) vilket
aumlr mycket houmlgre aumln foumlr Nilcons tidigare manuella vingborr vars vridmoshy
mentkapacitet aumlr 12 kpm
2 Provtagning med St I Genom att anvaumlnda haringlade staumlnger kan den vanliga
provtagaren St I anvaumlndas endast med komplettering med ett mellanstycke
3 Skruvprovtagning och haringltagni~ med skruv upp till 300 mm diameter
Oumlnskad skruvstigning kan instaumlllas hydrauliskt
4 Upp- och neddrivning av olika borrstaumlnger upp till 100 mm diameter
5 Rotationsborrning Rotations- och drivhastighet kan instaumlllas var foumlr sig
och mycket noggrant Kulskruvmatningen medfoumlr en mycket jaumlmn nedmatshy
ning som aumlr oumlnskvaumlrd vid exempelvis diamantborrning
6 Hydraulisk bergborrning Utrustningen aumlr foumlrsedd med tvaring separata hydshy
rauliska pumpar som moumljliggoumlr direkt anslutning till en hydraulisk slagshy
maskin
Trycksondspetsens utformning
Eftersom sondering sker i okaumlnda och mycket varierande jordlager och under
varierande foumlrharingllanden aumlr det naturligt att det uppstaringr problem att ta fram en
utrustning och i varingrt fall en laumlmplig spets som kan taumlcka in huvuddelen av
erforderlig sondering i enlighet med den inledningsvis naumlmnda maringlsaumlttningen
132
I detta syfte har naringgra olika utfoumlranden paring spetsar provats Det enklaste utfoumlran -det (fig 3) aumlr en 10 cm2 spets med 60deg kon i enlighet med ASTMs foumlrslag till standard Spetsen kan antingen rotera med staringngen eller frikopplas fraringn rotation Ovanfoumlr spetsen har borrstaringngen foumlrsetts med en 250 cm2 mantel som vid nedshydrivning foumlljer med borrstaringngens roumlrelse men som kan frigoumlras foumlr maumltning av den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen Denna maumltning sker intermittent vid oumlnskat tillfaumllle
Ett av problemen med trycksondering i loumlsa och sensitiva leror aumlr att saringvaumll spetsmotstaringnd som mantelfriktion blir mycket smaring Vid exempelvis en skjuvshyharingllfasthet paring 1 - 2 Mpm
2 blir det totala spetsmotstaringndet omkring 10 - 20 kp
Detta aumlr vaumll litet om en tillraumlcklig noggrannhet skall kunna erharingllas foumlr anvaumlndshyning av spetsmotstaringndets vaumlrde vid utvaumlrdering av lerornas skjuvharingllfasthet Daumlrfoumlr har vi ocksaring arbetat med en stoumlrre spets paring 50 cm2 se fig 4 En saring stor spets minskar dock kraftigt sonderingsutrustningens moumljlighet att traumlnga igenom haringrdare lager Vi har daumlrfoumlr provat en spetskonstruktion daumlr den stora 50 cm2 spetsen kan frikopplas vid de haringrdare lagren varefter borrningen kan fortsaumlttas med 10 cm2 spetsen
En annan svaringrighet med trycksonderingen aumlr att man foumlr att kunna trycka igenom de haringrdaste lagren behoumlver en mycket houmlg tryckkraft paring upp till ca 1000 kpcm
2
Huvuddelen av de haringrda lagren synes man dock kunna trycka igenom redan vid ca 300 kpcm2 Detta motsvarar den kapacitet som utrustningen har utan att borrvagnen behoumlver foumlrankras Foumlr lager med ett stoumlrre spetsmotstaringnd aumln 300 kpcm2 aumlr man i foumlrsta hand intresserad av lagrets tjocklek och kanske inte saring mycket av spetsmotstaringndets exakta storlek Foumlr att i saringdana lager kunna fortsaumltta borrningen naumlr trycksondens maximala kapacitet uppnarings kan man oumlvershygaring till rotationsborrning Foumlr detta aumlndamaringl har anvaumlnts en fast spets som aumlr foumlrsedd med tre haringrdmetallkammar anbringade runt spetsen i samma stigning som skruvroumlrelsen vid trycksondering (fig 5) Naumlr den erforderliga drivkraften blir houmlgre aumln ca 3000 kp kan borrningen fortsaumltta genom att rotationshastigheten oumlkas i foumlrharingllande till neddrivningen Daumlrvid kommer kammarna att ge spetsen en god borreffekt och de haringrda lagren kan penetreras Under denna rotationsshyborrning registreras spetsmotstaringndet och sjunkningen som kan vara av vaumlrde vid utvaumlrdering av jordlagrens egenskaper Aumlven den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen kan maumltas Efter genomgaringngen av de haringrda lagren kan man direkt aringtergaring till ren trycksondering Vi tror att denna spetsutformning i kom-
Fig 3
133
A = 250an2
Standardspets Spetsarea 10 cm2bull Ovanfoumlr spetsen
foumlrsedd med friktionsmantel med 250 cm2 area Mantelfriktionen kan maumltas intermittent
Standard point Point area 10 cm2
bull Friction sleeve above the point of 250 cm2 The skin friction can be intermittently measured
134
I I
I I
I I
I I middotllt-t1
Y I I I
A= 50cm2
Fig 4 I mycket loumlsa lager anvaumlnds en stoumlrre spets med 50 cm2
area Naumlr haringrdare lager narings frikopplas den stoumlrre spetshysen och borrningen kan fullfoumllj as med den mindre spetsen (10 cm2)
2 In very loose layers a larger point of 50 cm can be used When reaching harder layers this point can be disengaged and the boring can be continued with a 10 cm2 point
135
SNITT A-A
Fig 5 Foumlr att oumlka nedtraumlngningsfoumlrmaringgan har spetsen foumlrsetts med haringrdmetallkammar placerade med samma stigning som skruvroumlrelsen I haringrda lager kan rotationsborrning tillgripas varvid kammarna ger god borreffekt
For increasing the penetration capability the point has been equipped with hard metal ridges located in the screw motion direction In hard layers one can change over to rotation boring The ridges then provide a good boring effect
136
bination med en frikopplingsbar 50 cm2 spets aumlr en mycket god loumlsning Daumlrshymed kan man taumlcka in ett mycket brett register fraringn de loumlsaste leror till de haringrdaste jordlager utan att i naringgon stoumlrre utstraumlckning goumlra avkall paring de vetenshyskapliga oumlnskemaringlen eller fraringn den foumlreslagna ASTM-standarden Den enda skillnad som erharinglls med en fast spets med kammar aumlr att huvuddelen av manshytelfriktionen runt spetsen ej kommer med i spetsmotstaringndet Man faringr daumlrigenom ett mer renodlat spetsmotstaringnd vilket maringhaumlnda kan vara av stort vaumlrde
Summary
The equipment consists of a tracked vehicle (working platform) on which an automatic prober is mounted (Fig 1) Vehicle as well as the boring equipment are hydraulically driven
The vehicle is constructed for driving in very difficult terrain while carrying necessary equipment The vehicle weights 3500 kg with a ground-pressure of 015 kpcm2 Width = 2 m length = 35 m
The automatic prober can perform the following
Penetrometer tests Mechanical measuring and continuous recording of point resistance and skin friction above the point The boring rod is rotated downshywards with a screwing motion and the instrument records the point resistance (Figs 2 - 5) The method is adapted to the proposed ASTM standard Point resistance up to 3000 kp can be measured at various scale readings
Vane testing Recording of undisturbed shear strength and sensitivity Torque capacity 75 kpm alt 175 kpm
Sampling Piston sampling with for instance St I Auger sampling with max diameter 300 mm
Rotating probing Diamond bo ring
Max driving force 14 ton
Max torque 75 kpm alt 175 kpm
Max rotation speed 200 rm alt 800 rm
137
GEOTECHS AKUSTISKA PENETROMETER
Civilingenjoumlr Per Jonell Geotech AB
Foumlr att foumlrenkla utfoumlrandet av trycksondering har en ny typ av trycksond-maumltshy
spets konstruerats Trycksonden maumlter spetskraften och friktionen kontinuershy
ligt Spetsens area aumlr 10 cm2 och friktionshylsans yta 200 cm2 Friktionshylshy
san aumlr placerad omedelbart ovanfoumlr maumltspetsen som har en konvinkel paring 60deg
De uppmaumltta krafterna fraringn spets och friktionshylsa saumlnds upp till markytan
som akustiska signaler i staringlstaumlngerna Foumlr sjaumllva kraftmaumltningen anvaumlnds
maumltare av typ svaumlngande straumlng Inga elektriska kablar ned till maumltsonden
behoumlvs Detta foumlrenklar i houmlg grad faumlltarbetet och goumlr trycksonderingen mycket
snabbare aumln vid de elektriska trycksonder daumlr man aumlr tvungen att trauml kablar
genom roumlr
Maumltsonden har en diameter av 35 5 mm och en laumlngd av 1 200 mm (Se fig 1)
Den laddas med 5 smaring transistorbatterier Dessa raumlcker foumlr ungefaumlr 10 timmars
arbete
Maumltsonden trycks ned i marken medelst paringskruvade staringlstaumlnger exempelvis med
diameter 25 mm Om man saring oumlnskar kan groumlvre staumlnger anvaumlndas De akusshy
tiska signalerna fraringn maumltsonden aumlr saring kraftiga att man i det nuvarande utfoumlrandet
utan svaringrighet kan trycksondera ned till 50 m djup
Maumltutrustningen har 4 maumltomraringden foumlr spetskraft 0 - 2000 kp 0 - 1000 kp
0 - 500 kp 0 - 250 kp
I sitt nuvarande utfoumlrande kan trycksonden utfoumlras foumlr en max spetskraft av
5 ton Vid friktionsmaumltningen har man 4 maumltomraringden till foumlrfogande 0 - 400 kp
0 - 200 kp 0 - 100 kp 0 - 50 kp
Friktionsarean aumlr som foumlrut naumlmnts 200 cm2
E E
0
sect 0 u
138
Sondstaringng ltJ 25mm
Ljudsaumlndare
Batterirum 5st batterier ltJ 25mm laumlngd 49mm
Elektronik
Kraftmaumltare
Friktionshylsa 200cm2 yta
Spets med vinkel 60deg
_ ~ 355 mm
Fig 1 Maumltsond
Measure probe
E
0
2
3
4
a 5
0 6
7
8
9
10
- gt r l
-(_
0 2 4 6 8 10
Spetskraft MPa
139
i
V
(
- -r-~ -
0 2 3 4 5
Friktion N cm2
Fig 2 Diagram uppritade av 2-kanalskrivare
Diagrams drawn by a 2-canal recorder
Fig 3 Borrutrustning monterad paringen handvagn
The boring equipment mounted on a tracked vehicle
140
De akustiska maumltsignalerna fraringn trycksonden spetskraft och friktion uppfaringngas
vid markytan av en mikrofon och leds via en elektronikenhet till en 2-kanalig
skrivare daumlr spetskraft och friktion registreras Skrivarens pappersframmatshy
ning styrs av sondens nedtryckning saring att tvaring kontinuerliga kurvor i avseende
paring djupet erharinglls Vanligen motsvarar 10 mm pappersframmatning en nedtryckshy
ning av 1 m Skrivaren aumlr saring utformad att den automatiskt registrerar vilket
maumltomraringde som anvaumlnds foumlr spetskraft- resp friktionsmaumltning
Utrustningen kan anvaumlndas i samband med olika typer av nedtryckningsanordshy
ningar Den aumlr saring enkel att skoumlta att den kan anvaumlndas kommersiellt vid tryckshy
sonderingar
Vid en saringdan sondering gjordes vid ett tillfaumllle 130 haringl med djup av 3 - 12 m
under en tid av 4 dagar
Fig 2 visar naringgra kurvor i naturlig skala uppritade av utrustningens 2-kanalshy
skrivare
I fig 3 visas utrustningen monterad paring en bandvagn typ Geotech
DISKUSSIONER
143
FELTKOMPRESSOMETER OG TRYKKSONDERING FOR BESTEMMELSE AV STYRKEPARAMETRE
N Janbu amp K Senneset Univ i Trondheim NTH (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
Innledning
Ved varingrt institutt er det i de siste 5-6 aringr utviklet og pri6vd et utstyr for in situ
maringling av jordarters setningsegenskaper feltkompressometeret Dette er i
prinsippet en belastningsplate som gir forholdet last-setning og tid-setning for
hvert lasttrinn
Kompressometeret kan ogsaring anvendes til aring fremskaffe brudd i jordarten det
plasseres i Dersom man samtidigt kan utvikle gode teoretiske li6sninger for
bruddproblemet saring kan disse li6sninger brukes til aring bestemme styrkeparashy
metrene Feltkompressometret videreutvikles hos oss med dette for i6ye
Fra skruplate til trykksonderingsspiss er det et relativt lite sprang i dimensjon
Fordelene ved trykksondering i denne sammenheng er mindre kraftbehov ved
bruddbelastning og en enklere nedf~ring
Den vesentligste forskjell er at skruplaten blir trinnvis belastet opp mot brudd
mens man ved trykksondering utvikler brudd ved kontinuerlig nedpressing med
en valgt hastighet
Den statiske situasjon er derfor enklere aring kontrollere ved skruplaten men dershy
som man innbygger statiske pri6vebelastninger ved trykksonderingen kan man
muligens oppnaring det samme
Teoretisk bakgrunn
Fig l vi ser i prinsipp grunnlaget for den teoretiske behandling av problemet
9sf
144
T
c 9o=----
9 I
ltP
r 1111 Po
ltI- 0 I o -tgtl I
Fig 1 Prinsippskisser
Key sketches
9sf -------~------gt-
Cj s f
9sf==Nqfmiddot Po+ (Nqf-1) middot90
9s fo == ( Nqf - l ) middot 9o
9 t bull bull~ ~ I C I== s 0 I 8 y ()
N9f- l
hvor tgltP finnes av Fig3
P01
naringr N 0 f er bestemt I
Fig 2 Lisning av styrkeparametre ut fra bruddbelastningsdiagram
Determination of strength parametres c and tan tp from point resistance q f versus effective overburden p
S 0
(J
145
Skissen til venstre i figuren viser en spiss belastet til bruddspenning qsf i et nivaring med effektivt overlagringstrykk p 1
bull I spenningsdiagrammet til hfl)yre er 0
disse verdier avmerket
Av diagrammet kan en ut fra likedannede trekanter utlede ffl)lgende relasjon
(1)
der Nqf = brereevnef aktor ved brudd
Fig 2 viser hvordan forsfl)ksresultatene fremstilles Spissmotstanden (bruddshybelastningen) avbildes i forhold til effektivt overlagringstrykk
I homogene avsetninger vil en kunne finne et tilnrermet rettlinjet forhold gjennom hele profilet Er det lagdeling vil en ofte finne karakteristiske helninger paring linjene for de forskjellige lag Disse betraktes ff6lgelig separat for aring finne de tilhirende styrkeparametre Fig 2 vi ser at helningen paring linjen definerer brereevnefaktor
N f Ut fra avskjreringen q f langs horisontalaksen kan man bestemme c som q S 0 vist i figuren
Den teoretiske sammenhengen mellom Nqf og tg lj)1 er vist i fig 3 som er
resultatet av den senere tids studier av hvordan jorden under spissen plastifishyseres ved lise og faste friksj onsmasser I denne fremstilling inngaringr Prandtls lisning som den heltrulme linje
Med henvisning til fig 2 og fig 3 faringes filgende prosedyre ved bestemmelse av styrkeparametrene
(a) Ta ut Nqf Av diagram fig ~l finnes tg lj) 1bull Forelfl)big benyttes Prandtl
for midlere lagring
(b) Avles eventuell nullskjrering q f S 0
Beregn tilhf6rende c av formelen
qSfo bull tg4) I
Nqf - 1 c = (2)
I et friksjonsmateriale som sand vil en vanligvis si at kohesjonsleddet er lik null Isaringfall finnes bruddbelastningen av ffl)lgende enkle relasj on
q f = N f middot p dvs q c O S q O 0
146
500
1 00 ==~_-_middot+middotI-_--++--middot=__
50
0 20
- -2
lt1gt C gt lt1gt lt1gt __
8 (0
i
2+--~-+---+----j qst +qo =Nqt(Po +qo)
i qo = l~p
Fast lagring
Prandtl3=0
Loumls lagring
1-+---+-----+-+----+-~~---~~ 0 02 04 06 08 10
Friksjon tgf-
Fig 3 Nqf - tgfgt
Bearing capacity factor N f versus friction tan tp q
147
Ikke desto mindre opptrer det ofte en tilsynelatende kohesjon ogsaring i det en er
vant til aring betrakte som kohesjonslise materialer I slike tilfeller betraktes
c = 11oppf11gtrselsparameter (tilsynelatende kohesjon)
I fig 4 er det vist noen eksempler fra civ ing dr Eresunds forsf6k ved
Chalmers tekniska higskola Giigtteborg (1972) hvorav det fremgaringr at selv i
sandig grus har en tilsynelatende kohesjon c gt O
Eksempler
Det henvises til fig 4 Venstre diagram viser Eresunds trykksonderingsshy
resultater Det kan med god tilnrermelse legges en rett linje gjennom de avshy
satte punkter baringde for fuktig og mettet grus
Den hiyre del av fig 4 viser belastningsfors)k i samme grus med dynamisk
og statisk forbelastning og et forsik uten forbelastning
Ved aring filge prosedyren gitt i forrige avsnitt faringr en fs6lgende styrkeparametre
A _ Trykksonderh1g_
(a) Nqf = 45
tgl) 1 = o 77 tp = 37 6deg (Prandtl)
2 (b) qsfo = 1 MNm
c = 17 5 kNm2
BO_ Belastning3fors)k 1 t~s belastning
(a) Nqf = 35
tg lj) = 0 77 (midt i ls6st omraringde)
(gt1 = 37 6deg
2 (b) q f = 26 MNm so 2
c = 59 kNm
0
0 I
50 I
~ 100 I I 0
Q_
_ ~
f 150 V
0) C 0)
0 copy gt
O 200
o) b)
9sf MNm2
9sf MNm 2
5 10 0 5 10 15
I I tgt- 0 I
j V Dynom isk forbelostel
_ Statisk forbelastct fJ I I 50 I
o I ~micro i 100 ~ I I -
0 (l_ ~ ~
c 150 c=o _A V
0) C I- teomiddotet isk 0) 0 I- I copy gt
0 200 0 Fuktig grus 0 6 tJ Fuktig grus
e M2ttet grus bull t li Mettel grus
Fig 4 To eksempler fra Eresund (1972) (a) Trykksondering (b) Belastningsfors9gtk
Two examples from Eresund (1972) (a) Penetration tests (b) Plate loading tests
I- i 00
149
Bl_ Belastningsforsilk statisk forbelastn~ng_
(a) N = 60 qf tg f) 1 = 083
I 7
o fgt = 39
2 (b) q f = 23 MNm so 2 c = 32 kNm
(Prandtl)
B2 _ Belastni~sforsilkz_dynamisk forbelastni~
(a) Nqf = 52
tg l) 1 = 080 I 38 6deg -igt =
(b) q f = 5 MNm2
so 2 c = 78 5 kNm
Sluttkommentar
(Prandtl)
Varingrt institutt vil fortsette denne forskningen som er innledet Vi vil utvikle
varingrt kompressometer med tanke paring aring verifisere sammenhengen mellom brereevne
(brudd) og styrkeparametre Vi er ogsaring sterkt interessert i aring undersike trykkshy
sonderingsresultater med tanke paring aring finne den samme relasjon
Summary
This short paper discusses the possibilities of obtaining shear strength parashy
meters from in situ measurements by field compressometers and penetration
instruments An important part of the investigations ahead of us will be centred
around
(1) improved interpretation procedures
(2) better field testing technique and
(3) revised instrumentation to correspond as closely as possible to the basic concepts of the interpretation theory
150
Litteratur
ERESUND S 1972 Saumlttningar hos cirkulaumlra stela fundament paring friktionsjord
Inverkan av dynamisk foumlrbelastning Doktorsavh CTH Goumlteborg
JANBU N 1972 NGM-72 Kriterier for valg av analytiske redskaper i anshy
vendt geoteknikk
151
oumlvriga diskussionsinlaumlgg
Erik Sandegren
Jag aumlr helt oumlverens med Hans bo om att trycksondering kan bli en metod som
raumltt utvecklad och marknadsfoumlrd kan ge mer omfattande och noggrannare inforshy
mation aumln nu anvaumlnda metoder Vad jag anmaumlrker paring aumlr att man nu paring en del haringll
anvaumlnder trycksonden paring ett saringdant saumltt att det skadar metoden I dagens laumlge aumlr
den icke 4rnlibrerad paring ett saringdant saumltt att den kan anvaumlndas som en universalshy
metod och faring har foumlrmaringgan att tolka resultaten tillfredsstaumlllande ofta daumlrfoumlr
att faumlltarbetet varit undermaringligt I dag aumlr den ett utmaumlrkt alternativ endast och
om en fullt kunnig faumlltgeotekniker anvaumlnder den och den geotekniske konsulten
har stor vana vid tolkning av resultaten
Det aumlr vidare enligt min mening inte fair play att vid en jaumlmfoumlrelse mellan
olika metoder framharinglla att viktsondering icke garingr att utfoumlra om man foumlrst
maringste traumlnga igenom ett maumlktigare fast lager Det visar bara att foumlredragsshy
haringllaren ehuru specialist paring trycksond icke aumlr medveten om vad en vildsond
i praktiken raumltt skoumltt kan aringstadkomma Det aumlr helt enkelt saring att baringda dessa
metoder maringste skoumltas med stor omsorg paring raumltt saumltt
Fig 5 visar ett exempel paring en vaumll utfoumlrd vildsondering som helt vederlaumlgger
Hansbos uppgift Det aumlr aumlven anmaumlrkningsvaumlrt hur bra en enkel sticksondering
kan ge vaumlrdefulla uppgifter I dagens laumlge foumlrutsaumltts att enaumlr man i allmaumlnhet
foumlr naumlrvarande har baumlttre kaumlnnedom om utvaumlrdering av viktsonderingsresultat
trycksonderingen 4ltalibreras 11 genom ett raumltt avvaumlgt antal viktsonderingar
Detta hade icke varit noumldvaumlndigt om trycksonden marknadsfoumlrts paring ett konsushy
mentvaumlnligt saumltt fraringn boumlrjan och paring ett noumljaktigt saumltt kalibrerats Om trycksonshy
den faringr utvecklas paring raumltt saumltt kommer det icke heller att varken bli noumldvaumlndigt
eller vara riktigt i framtiden
Sven Hansbo
Det aumlr i princip fel att kalibrera trycksondering med viktsondering som ju aumlr
en saumlmre metod
Erik Sandegren
Det aumlr inte fraringgan om kalibrering i egentlig bemaumlrkelse utan en jaumlmfoumlrelse med
en metod som man har personlig erfarenhet av
~deg
~-
J0o fO
t
) Vi
O 31)20 10
hv2ocm (4-91middot71
35+4-34
lU I I I
~ lt ~ ~1 ~ I ~ ~ ~ 0
) Sti
s
s
M2ri __ s
~ s f97 s
mr
iJ5o
tr mf
300 ll3 middot71
Ptanritnmg G 160 8 68
-------
I
I I
~ ___L_ -- middot-- ---middot
~1 10
35bull44-3
I
I I
il ~1
0
l ~ ~
_J ~
Fxl(mJ49J1 H50 ring Sten- bull bull UMlou
~1i ~ BandetNynashomnAng~Qisstn-AvSJO I( Torsteinsrud lfAI( h7dsystem 1900 SJ Stracka Tun9~sto Aringtvsjii Godhnd Q ~
Banlangdmatning fraringn NynOshomn ~- ou S~
Forklaring till beteckningar se
ritningar G ~ och H
Rsbk Jordbro Uslr foumlr Kovolrtrur 11 G 60 J 77 fT cen1tni Tvdrsefrtioner f[_S5bulltS4 -lj~Lt+J =------- ---middot--1____J__ I
Jorvaltrnltlge
BANAVDECN l GEOTEKNISKA KONTORET
Fig 5 Resultat fraringn vikt- och sticksondering
Results from weight sounding (Vi) and from simple sounding by manual pressing (Sti)
I- cn N)
153
Bengt Broms
Friktionsmantelns placering beror paring maringlsaumlttningen foumlr dess anvaumlndning Vid
placering naumlra spetsen erharinglls i foumlrsta hand indikation paring jordart och jordlagershy
foumlljder Vid placering paring stoumlrre avstaringnd fraringn spetsen blir den uppmaumltta mantelshy
friktionen mer representativ foumlr mantelfriktionen mellan tex jord och paringle
(friktionsparingle)
Bernt J akobson
Vid trycksondering utbildas enligt min uppfattning inga egentliga glidytor runt
spetsen utan jorden pressas undan I loumlst lagrad jord komprimeras jorden
under spetsen vilket torde medfoumlra ett laumlgre sidotryck naumlrmast ovanfoumlr spetshy
sen Motsatsen gaumlller vid fast lagrad jord Det aumlr sannolikt att man kan faring
information om jordens paclmingsgrad genom foumlrsoumlk med dubbla friktionsmantshy
lar den ena placerad naumlra spetsen och den andra paring laumlngre avstaringnd daumlrifraringn
Saringdana foumlrsoumlk borde utfoumlras i forskningssyfte
Som ordfoumlrande i symbol- och beteckningskommitten vaumldjar jag om synpunkter
paring saumlttet att redovisa trycksonderingsresultaten
154
STANDARD FOumlR TRYCKSONDERING
Ulf Bergdahl Orrj e amp Co - Scandiaconsult (foumlrberett diskussionsinlaumlgg)
Under en foumlljd av aringr har sonderingskommitten arbetat med standardisering av
vikt- och hejarsonderingsmetoderna och nu naringtt fram till en standard foumlr saringvaumll
utrustning som utfoumlrande som i moumljlig maringn ger reproducerbara resultat dvs
ger resultat som aumlr naumlra oberoende av vem som utfoumlr undersoumlkningen och med
vems utrustning den goumlrs Trots detta maringste man dock raumlkna med vissa variashy
tioner i sonderingsmotstaringndet som beror av tex foumlrborrningsdjup och vattenshy
foumlrharingllandena i jorden Speciellt i siltiga jordar kan saringdana variationer bli av
betydelse vid val av grundlaumlggningsmetod
Vid standardiseringsarbetet foumlr vikt- och hejarsondering har man gjort den ershy
farenheten att en maumlngd icke paring foumlrhand foumlrutsedda faktorer kan faring stor invershy
kan paring resultaten jfr tex rotationen av sondstaringngen vid hejarsondering Man
kan daring fraringga sig om motsvarande svaringrigheter kommer att uppstaring vid standardishy
seringsarbetet foumlr trycksonden som nu paringboumlrjats
Till skillnad fraringn viktsonden har man foumlr trycksonden moumljlighet att haumlmta en del erfarenheter fraringn utlandet daumlr det dock foumlrekommer flera olika system foumlr tryckshy
sondering med eller utan maumltning av lokal mantelfriktion vid spetsen
De faktorer som kan foumlrvaumlntas ha betydelse foumlr sonderingsresultaten vid tryckshy
sondering aumlr
foumlr spetsen tvaumlrsnittsarea tvaumlrsnittsform spetsvinkel mantellaumlngd utformshy
ning av spetsens avslutning upparingt och spets ytans raringhet
foumlr friktionsmanteln placering laumlngd diameter och raringhet
foumlr staumlngerna diameter rakhet
foumlr utfoumlrandet nedpressningshastighet eventuella avbrott i sonderingen fraringgan
155
om kontinuerlig eller diskontinuerlig drivning rotation av sonden samt metoden
foumlr nedpressning (hydraulisk pressning eller mekanisk skruvmatning)
Foumlr att i viss maringn belysa behovet av en standardisering aumlven paring trycksonderingsshy
omraringdet visas i fig 6 en jaumlmfoumlrelse mellan resultat erharingllna med den vanligen
anvaumlnda Nilconutrustningen samt med Borros utrustning foumlr maumltning av enbart
spetsmotstaringnd Undersoumlkningen har utfoumlrts vid ett nytt bostadsomraringde i
Botkyrka-Alby soumlder om stockholm daumlr jorden bestaringr av varvig lera mjaumlla 0
och mo Jaumlmfoumlrelsen har presenterats foumlr sonderingskommitten av Ake Holgers-
son Kjessler amp Mannerstraringle AB
Foumlr att moumljliggoumlra en direkt jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden har i diagramshy
met fraringn Borros undersoumlkning inritats spetsmotstaringndet som maumltts med Nilcons
utrustning Man finner att spetsmotstaringndet maumltt med Nilconutrustningen naumlstan
genomgaringende aumlr laumlgre aumln det som maumltts med Borros utrustning trots att baringda
spetsarna har 10 cm2 tvaumlrsnittsarea En orsak till skillnaderna kan vara att
man paring Nilconutrustningen har stoumlrre skillnad mellan spetsens tvaumlrmaringtt och
sondstaringngens tvaumlrmaringtt aumln paring Borros utrustning Detta medfoumlr att jorden naumlrshy
mast framfoumlr spetsen laumlttare kan pressas foumlrbi spetsen och spetsmotstaringndet
daumlrigenom blir laumlgre
De observerade skillnaderna spelar normalt inte saring stor roll naumlr man goumlr sonshy
deringar foumlr att bestaumlmma jordens lagerfoumlljd och relativa fasthet Baringda diagramshy
men aumlr ju ur denna synpunkt likvaumlrdiga Emellertid kommer trycksondering att
faring allt stoumlrre betydelse foumlr utvaumlrdering av jordens haringllfasthets- och kompressionsshy
egenskaper varfoumlr man blir beroende inte bara av relativa vaumlrden utan ocksaring av
spetsmotstaringnd och mantelfriktion i absoluta tal Till foumlljd haumlrav aumlr det noumldvaumlndigt
att vi arbetar foumlr en standardisering av trycksonderingen och haumlrvid beaktar de
nordiska och europeiska straumlvanden som paringgaringr i samma riktning
E Il J - 0
0
V I KTSONDERING PROVTAGNING
~ ~11~Pc mi(l ~mj)l(])
fi kPa (oreducerod) 0 10 20 _3) 40
54
~
TRYCKSONDERING ENLIGT SYSTEM NILCON
TRYCKSONDERI N G ENLIGT SYSTEM BORROS OCH SPETSMOTSTAringND ENLIGT SYSTEM NILCON
5 gt--------~t
mlM
~~~ I I I I I MANTELFRIKTION I t==L I I I I I 17 M(l)
I l
v l mjMf VlJj ML ~tiMi u mr1 ~(~[)
j) M
0
5
10f--------lt = I I I I I 10
40 20 hv sek 20cm
020406080 St
0 2 5 6 MPa
1 2 3 4 5 6 1 MFb T0TALM0TSTAringN0 PER YTENHET AV SPETS
15 __ _____________________________________________________ _ 15
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden erharingllna enligt system Borros och Nilcon
Comparison between the point resistances obtained by the Borros and Nilcon systems respectively
1-1 cn 0)
157
Forts diskussioner
Torsten Kallstenius
Naumlr det gaumlller lokalisering av spets manteln har jag den uppfattningen att den
boumlr lokaliseras saring naumlra spetsen som moumljligt och foumllja spetsens roumlrelse De
makrogeotekniska spaumlnnings- och tryckfoumlrharingllandena intill spetsen blir under
alla foumlrharingllanden saring komplicerade att man maringste soumlka direkta korrelationer
mellan maumltta krafter och soumlkta geotekniska egenskaper Dessa korrelationer
kraumlver standardiserade redskap och foumlrfaringssaumltt och anpassning till olika
geologiska foumlrharingllanden
Som teoretisk ansats tycker jag att glidytekalkyler inte laumlmpar sig lika bra som
plasticitetsteori av den typ som anvaumlnds vid pressiometerfoumlrsoumlk Sjaumllv har
jag efter Nadai och Odenstad haft nytta av uttryck av formen
qs
1f
p R
0r
Tf
Gt Tf
Haumlr aumlr
p
R
r
=
=
=
=
43 [ f(St) ln ~ + 1] 3if
~ qs
4 f(St) ln r -Lf R
Gr 2 f(St) -
Lf
specifika spetsmotstimdet
jordens skjuvharingllfasthet vid spetsen
jordens E-modul
den plastiska zonens radie
spetsens radie
avstaringnd fraringn centrum
aumlr ett maringtt paring skjuvharingllfasthetens reduktion after peak och kan saumlttas till O 9
158
Bengt Broms
Man har erharingllit baumlttre korrelation mellan spetsmotstaringnd och deformation aumln
mellan spetsmotstaringnd och jordens inre friktionsvinkel vilket bekraumlftas av
undersoumlkningar utfoumlrda av Buisman
Erik Sandegren
En stoumlrre insats borde goumlras foumlr att foumlrbaumlttra tolkningsmetodiken Det boumlr finshy
nas utrymme foumlr detta i det paringgaringende utvecklingsarbetet saumlrskilt med tanke
paring de stora kostnader som laumlggs ned paring foumlrbaumlttringar av utrustningen
Bengt Broms
Baumlrighetsfaktorn N ~ 15 bygger paring utlaumlndska erfarenheter och gaumlller foumlr C
fu lt 50 kNm2 och laringgsensitiva leror Houmlg sensitivitet ger normalt laringga vaumlr-
den paring baumlrighetsfaktorn N bull Anledningen till att N vid trycksondering aumlr houmlgre C C
aumln vad som uppmaumltts foumlr paringlning (N = 8-10) aumlr troligen att neddrivningshastig-c
heten aumlr stoumlrre vid trycksondering (ger ca 10 oumlkning vid en tiofaldig oumlkning av
penetrationshastigheten) och att spetsmotstaringndet vid trycksondering inkluderar
viss mantelfriktion ovanfoumlr spetsen
Rune Dahlberg
Det boumlr poaumlngteras att enbart sondering saumlllan ger uppgift om jordens materialshy
egenskaper direkt haumlrfoumlr erfordras oftast kalibrering med naringgon mer raffinerad
metod tex med pressometer- eller skruvplattefoumlrsoumlk Eftersom ett pressashy
meterfoumlrsoumlk emellertid aumlr betydligt dyrare att utfoumlra aumln ett sonderingsfoumlrsoumlk
boumlr man anvaumlnda pressometern endast saring mycket att ett lokalt anvaumlndbart samshy
band erharinglls mellan t ex pressometermodul och spetsmotstaringnd vid trycksondeshy
ring saumlg 2 pressometerharingl per 10 st sonderingsharingl Haumlrigenom kan sonderingsshy
foumlrsoumlken ges i det naumlrmaste samma undersoumlkningsvaumlrde som pressometerfoumlrshy
soumlken
Jan Wennerstrand
I finkornigt friktionsmaterial torde man kunna erharinglla saring god korrelation mellan
trycksondens spetsmotstaringnd och jordens kompressionsmodul baumlrighetsfaktorer
samt paringlars spets- och mantelmotstaringnd att trycksondering med maumltspets i de
flesta fall helt kan ersaumltta de dyrare metoderna med pressometer- och skruvshy
plattefoumlrsoumlk
Fig 7
159
0 50 100 150 Kpcnf 0-tc=---t------t-------
0 w 0 Z15
a - 0
27
39
50
I I
I
57 I 2 5 -~iZZZZzmil-rn
Trycksondens och paringlens spetsmotstaringnd Den streckade linjen motsvarar N = 20 q A comparison between the point resistance of the static penetrometer and the pile The dotshyted line corresponds to N = 20 q
160
I
11 I
I 10 1-----i----+----+----+------+-----+----+-l-+middot---i----+--------i
~ 9 1------+-----+----+----1----+-----+----1-----+-----lt11--t---f f C=O75+O0053 -P 312
8 i-----t-----1----i----+----+--ilt_----l----f----+-----+------l
J 71-----+----t----+----+---+---l--+----1-----+-----+---f middot V~ 6 t-----+----t----+- ---1-----middot---+---+-----+----+------
5 t---+------+---1-v---i -l---+--1---J---+-----I
)~~ 41----t----t---+--+--+----t-----+----f----t-----+------l
i 0 )t )t
u 31-----+--------------+---+----+----1----t-----t-----1 i bull c~ o t bull ~ ~00deg4 1
2 ~o -0 l----+--+----_-------+---+-----+----1-----+-----+---f
~ 00 u- -I- 0 Il) -V-__ bull -0 C L a C
c L -0 0 0-1-----------__ __ ___ ___ _ __ __ ___ ___ __ __ ___ _ __ ~
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 )
Spetsmotst6nd P kg bull H3H1s15 -V-15ltH3H1lt30 03Qlt H3 H1
Fig 8 Sambandet mellan lerans odraumlnerade skjuvharingllf asthet bestaumlmd med vingborr och trycksondens spetsmotstaringnd
The correlation between the undrained shear strength of the clay determined by vane barer and the point resistance of the static penetrometer
161
Det specifika mantelmotstaringnd som maumlts med maumltmanteln kan ej anvaumlndas direkt
vid beraumlkning av paringlars mantelmotstaringnd annat aumln foumlr paringlar av staringlbalksprofiler
Mantelmotstaringndet varierar kraftigt med den slagna paringlens volym och mantelshy
motstaringndet foumlr en viss paringltyp och dimension kan lika gaumlrna korreleras med
trycksondens spetsmotstaringnd Mantelmaumltningen aumlr emellertid av vaumlrde foumlr att
kunna saumlrskilja olika jordarter Foumlr att underlaumltta tolkningen boumlr saringledes maumltshy
manteln placeras saring naumlra spetsen som moumljligt
De foumlrsoumlk med instrumenterade roumlrparinglar som utfoumlrts vid Albysjoumln av Paringlshy
kommissionens friktionsparinglgrupp visar god korrelation mellan paringlarnas spetsshy
baumlrfoumlrmaringga och trycksondens spetsmotstaringnd (se fig 7) Paringlarnas spetsbaumlrfoumlrshy
maringga aumlr haumlr drygt haumllften av trycksondens spetsmotstaringnd vilket ej staumlmmer med
de utlaumlndska erfarenheter som refererats av Broms haumlr tidigare I l~st lagrat
friktionsmaterial tex i och intill varingra rullstensaringsar vill jag rekommendera
att man vid dimensionering saumltter paringlens spetsbaumlrfoumlrmaringga till haumllften av uppmaumltt
trycksondmotstaringnd
Sven Nilsson
Olika trycksonderingsutrustningar ger olika resultat En korrelation mellan
spetsmotstaringnd enligt Nilcons trycksond och skjuvharingllfasthet enligt vingborr har
utfoumlrts och presenterats i VBBs publikation Geoteknik se fig 8
Bengt Broms
Det allt stoumlrre intresset foumlr trycksondering i Sverige staumlller ocksaring stoumlrre krav
paring regler och anvisningar foumlr sonderingens utfoumlrande och redovisning Det plashy
nerade internationella sonderingssymposiet i Stockholm 1974 kommer enligt
programmet att behandla standardiseringsfraringgan Vad som presenterats under
denna trycksonderingsdag kommer att utgoumlra ett vaumlrdefullt bidrag i detta samshy
manhang
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT Swedish Geotechnical lnstitute
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER Reprints and preliminary reports
No
Pris kr (Sw ers)
1 Views on the Stability of Clay Slopes J 0sterman 1950 0ut of print
2 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry 1950 raquo
R Soumlderblom
3 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineering Paris 1961 Part I
1 Research on the Texture of Granular Masses T Kalstenius amp W Bergau
2 Relationship between Apparent Angle of Friction with Effective Stresses as Parameters - in Drained and in Consolidated-Undrained Triaxial Tests on Satushyrated Clay Normally-Consolidated Clay S 0denstad
3 Development of two Modern Continuous Sounding Meshythods T Kallstenius
4 In Situ Determination of Horizontal Ground Movements T Kallstenius amp W Bergau
4 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineerlng Paris 1961 Part Il
Suggested lmprovements in the Liquid Limit Test with Reference to Flow Properties of Remoulded Clays R Karlsson
5 0n Cohesive Soils and Their Flow Properties R Karlsson 1963 10 -
6 Erosion Problems from Different Aspects 1964 10 -
1 Unorthodox Thoughts about Filter Criteria W Kjelman
2 Filters as Protection against Erosion P A Hedar
3 Stability of Armour Layer of Uniform Stones in Running Water S Andersson
4 Some Laboratory Experiments on the Dispersion and Erosion of Clay Materials R Soumlderblom
7 Settlement Studies of Clay 1964 10-
1 I nfluence of Lateral Movement in Clay Upon Settleshyments in Some Test Areas J 0sterman amp G Lindskog
2 Consolidation Tests on Clay Subjected to Freezing and Thawing J G Stuart
8 Studies on the Properties and Formation of Quick Clays 1965 5 -J 0sterman
9 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden 1965 30 -B Broms
1 Beraumlkningsmetoder foumlr sidobelastade paringlar
2 Brottlast foumlr snett belastade paringlar
3 Beraumlkning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga
10 Triaxial Tests on Thin-Walled Tubular Samples
1 Effects of Rotation of the Principal Stress Axes and of the lntermediate Principal Stress on the Shear Strength B Broms amp A 0 Casbarian
2 Analysis of the Triaxial Test-Cohesionless Soils B Broms amp A K Jama
11 Naringgot om svensk geoteknisk forskning B Broms
12 Baumlrfoumlrmaringga hos paringlar slagna mot slaumlntberg B Broms
13 Foumlrankring av ledningar i jord B Broms amp 0 0rrje
14 Ultrasonic Dispersion of Clay Suspensions R Pusch
15 lnvestigation of Clay Microstructure by Using Ultra-Thin Sections R Pusch
1965 5-
1966 5-
1966 15-
1966 0ut of print
1966 5-
1966 10-
16 Stability of Clay at Vertical 0penings B Broms amp H 1967 10 -Bennermark
No
17 Om paringlslagning och paringlbaumlrighet
1 Dragsprickor i armerade betongparinglar S Sahlin
2 Sprickbildning och utmattning vid slagning av armeshyrade modellparinglar av betong B-G Hellers
3 Baumlrighet hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergshyspets Resultat av modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
4 Negativ mantelfriktion B H Fellenius
5 Grundlaumlggning paring korta paringlar Redogoumlrelse foumlr en foumlrshysoumlksserie paring NABO-paringlar G Fjelkner
6 Krokiga paringlars baumlrfoumlrmaringga B Broms
1967
Pris kr (Sw ers)
5-
18 Paringlgruppers baumlrfoumlrmaringga B Broms 1967 10-
19 Om stoppslagning av stoumldparinglar L Helman 1967 5-
20 Contributions to the First Congress of the lnternational 1967 5 -Society of Rock Mechanics Lisbon 1966
1 A Note on Strength Properties of Rock B Broms
2 Tensile Strength of Rock Materials B Broms
21 Recent Quick-Clay Studies 1967 10 -
1 Recent Quick-Clay Studies an lntroduction R Pusch
2 Chemical Aspects of Quick-Clay Formation R Soumlderblom
3 Quick-Clay Microstructure R Pusch
22 Jordtryck vid friktionsmaterial
1 Resultat fraringn maumltning av jordtryck mot brolandfaumlste B Broms amp I Ingeson
2 Jordtryck mot oeftergivliga konstruktioner B Broms
3 Metod foumlr beraumlkning av sambandet mellan jordtryck och deformation hos fraumlmst stoumldmurar och foumlrankringsshyplattor i friktionsmaterial B Broms
4 Beraumlkning av stolpfundament B Broms
1967 30-
23 Contributions to the Geotechnical Conference on Shear 1968 10 -Strength Properties of Natura Soils and Rocks Oslo 1967
1 Effective Angle of Friction fora Normally Consolidated Clay R Brink
2 Shear Strength Parameters and Microstructure Characshyteristics of a Quick Clay of Extremely High Water Content R Karlsson amp R Pusch
3 Ratio cp in Relation to Liquid Limit and Plasticity Index with Special Reference to Swedish Clays R Karlsson amp L Viberg
24 A Technique for lnvestigation of Clay Microstructure R 1968 22 -Pusch
25 A New Settlement Gauge Pile Driving Effects and Pile 1968 10 -Resistance Measurements
1 New Method of Measuring in-situ Settlements U Bergdahl amp B Broms
2 Effects of Pile Driving on Soil Properties 0 0rrje amp B Broms
3 End Bearing and Skin Friction Resistance of Piles B Broms amp L Helman
26 Saumlttningar vid vaumlgbyggnad
Foumlredrag vid Nordiska Vaumlgtekniska Foumlrbundets konferens I Voksenaringsen Oslo 25-26 mars 1968
1 Geotekniska undersoumlkningar vid bedoumlmning av saumlttshyningar B Broms
2 Teknisk-ekonomisk oumlversikt oumlver anlaumlggningsmetoder foumlr reducering av saumlttningar i vaumlgar A Ekstroumlm
3 Saumlttning av verkstadsbyggnad i Stenungsund uppfoumlrd paring normalkonsoliderad lera B Broms amp 0 0rrje
27 Baumlrfoumlrmaringga hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergspets Resultat fraringn modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
1968 20-
1968 15-
No
28 Bidrag till Nordiska Geoteknikermoumltet I Goumlteborg den 1968 5-7 september 1968
1 Nordiskt geotekniskt samarbete och nordiska geotekshynikermoumlten N Fodin
2 Naringgra resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring lerterraumlng speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolidering G Lindskog
3 Saumlttningar vid grundlaumlggning med plattor paring moraumlnshylera i Lund S Hansbo H Bennermark amp U Kihlbom
4 Stabilitetsfoumlrbaumlttrande spontkonstruktion foumlr bankfyllshyningar 0 Wager
5 Grundvattenproblem i Stockholms city G Lindskog amp U Bergdah
6 Aktuell svensk geoteknisk forskning B Broms
29 Classification of Soils with Reference to Compaction 1968 B Broms amp L Forssbad
30 Flygbildstolkning som hjaumllpmedel vid oumlversiktliga 1969 grundundersoumlkningar
1 Flygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning vid samhaumlllsshyplanering 1-2 U Kihlbom L Viberg amp A Heiner
2 Identifiering av berg och bedoumlmning av jorddjup med hjaumllp av flygbilder U Kihlblom
31 Nordiskt sonderingsmoumlte I Stockholm den 5-6 oktober 1967 1969 Foumlredrag och diskussioner
32 Contributions to the 3rd Budapest Conference on Soil 1969 Mechanics and Foundation Engineering Budapest 1968
1 Swedish Tie-Back Systems for Sheet Plle Walls B Broms
2 Stability of Cohesive Soils behind Vertical Openings in Sheet Pile Walls Analysis of a Recent Failure B Broms amp H Bennermark
33 Seismikdag 1969 Symposium anordnat av Svenska Geotek- 1970 niska Foumlreningen den 22 april 1969
34 Naringgot om geotekniken I Sverige samt dess roll i plana- 1970 rings- och byggprocessen Naringgra debattinlaumlgg och allmaumlnna artiklar
T Kallstenius 1 Geoteknikern I det specialiserade samhaumlllet B Broms 2 Diskussionsinlaumlgg vid konferens om geovetenskaperna
7 mars 1969 3 Geoteknik i Sverige - utveckling och utvecklingstenshy
denser 4 Geotekniska undersoumlkningar och grundlaumlggningsmetoshy
der 5 Grundlaumlggning paring plattor - en allmaumln oumlversikt
Pris kr Sw ers)
15-
5-
10-
30-
10-
Out of print
15-
35 Piles - a New Force Gauge and Bearing Capacity Calcu- 1970 10 -lations
1 New Pile Force Gauge for Accurate Measurements of Pile Behavior during and Following Driving B Felenius amp Th Haagen
2 Methods of Calculating the Ultimate Bearing Gapashycity of Piles A Summary B Broms
36 Paringlslagning Materialegenskaper hos berg och betong 1970 10 -1 Bergets baumlrfoumlrmaringga vid punktbelastning
S-E Rehnman
2 Deformationsegenskaper hos slagna betongparinglar B Felenius amp T Eriksson
37 Jordtryck mot grundmurar 1970 10-1 Jordtryck mot grundmurar av Lecablock
S-E Rehnman amp B Broms
2 Beraumlkning av jordtryck mot kaumlllarvaumlggar B Broms
38 Provtagningsdag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 25 -Geotekniska Foumlreningen den 28 oktober 1969
No
39 Moraumlndag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 Geotekniska Foumlreningen den 3 december 1969
40 Stability and Strengthening of Rock Tunnels in Scandinavia 1971 1 Correlation of Seismic Refraction Velocities and Rock
Support Requirements in Swedish Tunnels 0 S Cecil 2 Problems with Swelling Clays in Norwegian Undershy
ground Constructions in Hard-Rocks R Semer-Olsen
41 Staringlparinglars baumlrfoumlrmaringga Resultat av faumlltfoumlrsoumlk med laumltta 1971 slagdon G Fjelkner
42 Contributions to the Seventh lnternational Conference on 1971 Soil Mechanics and Foundation Engineering Mexico 1969
43 Centrically Loaded lnfinite Strip on a Single-Layer Elastic 1972 Foundation - Solution in Closed Form According to the Boussinesq Theory B-G Hellers amp 0 Orrje
44 On the Bearing Capacity of Driven Piles 1972 1 Methods Used in Sweden to Eva I uate the Bearing
Capacity of End-Bearing Precast Concrete Piles B Broms amp L Helman
2 Discussions at the Conference Behaviour of Piles London 1970 B Fellenius B Broms amp G Fjelkner
3 Bearing Capacity of Piles Driven into Rock With Discussion S-E Rehnman amp B Broms
4 Bearing Capacity of Cyclically Loaded Piles B Broms 5 Bearing Capacity of End-Bearing Piles Driven to Rock
S-E Rehnman amp B Broms
45 Quality in Soil Sampling 1972 1 Secondary Mechanical Disturbance Effects in Coheshy
sive Soil Samples T Kallstenius 2 Sampling of Sand and Moraine with the Swedish Foil
Sampler B Broms amp A Hallen
46 Geoteknisk flygbildstolkning En undersoumlkning av metodens 1972 tillfoumlrlitlighet L Viberg
47 Some Experiments on Hollow Cylinder Clay Specimens 1972 A K Jama
48 Geobildtolkning vid vaumlgprojektering Rapport fraringn foumlrsoumlks- 1972 verksamhet 1969-71 U Kihlblom L Viberg A Heiner amp K Hellman-Lutti
49 Lerzoner i berganlaumlggningar Diskussionsmoumlte anordnat av 1972 VA den 7 oktober 1970
50 Damping of Stress Waves in Piles during Driving Results 1972 from Field Tests G Fjekner amp B Broms
51 Skaring-Edeby Test Field - Further Studies on Consolidation of 1973 Clay and Effects of Sand Drains
1 Soil Movements below a Test Embankment R Holtz amp G Lindskog
2 Long-Term Loading Tests at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp B Broms
3 Excavation and Sampling around Some Sand Drains at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp G Holm
Pris kr (Sw ers)
25-
25-
30-
15 -
20-
20-
10-
10-
20-
30-
30-
20-
52 Lateral Earth Pressures on Walls and Measurements under 1973 25 -Different Temperature Conditions
1 Lateral Earth Pressures Due to Compaction of Cohesionless Soils B Broms
2 Earth Pressure against the Abutments of a Rigid Frame Bridge B Broms amp I Ingeson
3 Lateral Earth Pressure on a Bridge Abutment B Broms amp I Ingeson
4 Lateral Pressures on Basement Wall Results from Full-Scale Tests S-E Rehnman amp B Broms
5 Behaviour of Anchored Sheet-Pile Wall Exposed to Frost Action E Sandegren P 0 Sahlstroumlm amp H Stile
6 Back-Tied Sheet Pile Wall in Friction Soil Deformashytions and Drag Forces Due to Piling and Freezing G Sandqvist
1) Distribution AB Svensk Byggtjaumlnst
No
53 Piles - General Reports Basic Theories Measurements 1973 and a Case Record of Buckling
1 Settlements of Pile Groups B Broms 2 Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups
B Broms 3 Buckling of Piles Due to Lateral Soil Movements
Discussion B Fellenius 4 Bending of Piles Determined by lnclinometer Measureshy
ments B Fellenius 5 Precast Concrete Piles State-of-Art Report B Fellenius 6 Die Anwendung der Aumlhnlichkeitstheorie in der Geoshy
technik (Dimensional Analysis and Similarity Theory in Soil Mechanics) R Massarsch
54 Moraumlnleredagar 1972 Symposium anordnat av Svenska Geo- 1973 tekniska Foumlreningen den 2-3 maj 1972
55 New Lines in Quick Clay Research R Soumlderblom 1974 1 A New Approach to the Classification of Quick Clays 2 Application of Remote Sensing in the Quick Clay
Research 3 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry
- Part 111
56 Skadlig inverkan av vibrationer Symposium anordnat av 1974 Svenska Geotekniska Foumlreningen den 7 maj 1973
57 Geobildtolkning av maumlktighetsfoumlrharingllanden inom leromraring- 1974 den L Viberg
Pris kr (Sw ers) 30-
25-
20-
25-
22-
58 Trycksonderingsdag 1973 Symposium anordnat av Svenska 1975 30 -Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
~middot
Pris 30-
LlbvTrydt Sthlm 197 ~18
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT
SWEDISH GEOTECHNICAL INSTITUTE
No
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER
REPRINTS AND PRELIMINARY REPORTS
Supplement to the Proceedings and Meddelanden of the lnstitute
Trycksonderingsdag 1973
Symposium anordnat av Svenska Geotekniska
Foumlreningen den 5 februari 1973
STOCKHOLM 1975
FOumlRORD
Fraringn tillkomsten av geotekniska institutet (1944) upptog sondering en stor del
av dess FoU-verksamhet och i en redogoumlrelse foumlr verksamheten 1944-1948 beshy
handlas tvaring metoder den s k snabbsonderingsapparaten (foumlregaringngare till SGI
trycksond) och insitumaskinen (iskymetern)
Under det senaste decenniet har sonderingstekniken internationellt paringtagligt utshy
vecklats fraumlmst i Europa saumlrskilt vad gaumlller trycksondering Foumlr att faring en
allmaumln oumlverblick av existerande hithoumlrande metoder och deras laumlmplighet foumlr
svenska foumlrharingllanden anordnade Svenska geotekniska foumlreningen en trycksondeshy
ringsdag den 5 februari 1975 Fem huvudfoumlredrag houmllls jaumlmte tre redogoumlrelser
foumlr paringgaringende utvecklingsarbete inom svenska firmor Diskussionsavsnittet kom
att bli taumlmligen omfattande med saringvaumll foumlrberedda som spontana inlaumlgg Enligt
oumlverenskommelse skulle bidragen tryckas i SGIs serie
Ambitionen i samband med redigeringsarbetet har varit att faring med ett saring
komplett material som moumljligt samt att goumlra detta dagsaktuellt Foumlrfattarna
har daumlrfoumlr beretts tillfaumllle att komplettera sina manus Saringlunda har i naringgra fall
helt faumlrskt material kunnat inkluderas
Under mellantiden har det europeiska sonderingssymposiet ESOPT haringllits i
stockholm (5-7 juni 1974) behandlande aumlven andra typer av sondering I volym 1
ingaringr ett antal state-of-the-Art-rapporter 19 fraringn Europa och 7 fraringn laumlnder
utanfoumlr Europa I en senare volym (tvaring delar) skall generalrapporter diskusshy
sionsinlaumlgg standardiseringsfraringgor etc samt ett 70-tal uppsatser ingaring
Foumlreliggande publikation aumlr genom sin svenska inriktning att betrakta som ett
vaumlrdefullt komplement i sammanhanget
Institutet ber att faring framfoumlra ~itt tack till foumlrfattarna foumlr deras bidrag
Redigeringsarbetet har utfoumlrts av Olle Holmquist och Nils Flodin
Stockholm i mars 1975
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT
0
INNEHALL
Foumlrord
Sid
FOumlREDRAG
Svenska och utlaumlndska trycksonderingsmetoder Rune Dahlberg
1
Tolkning av trycksonderingsresultat Bengt B Broms
29
Trycksondering i friktionsmaterial - resultat av laboratoriefoumlrsoumlk illf Bergdahl
67
Anvaumlndning av trycksonderingsutrustning typ Nilcon vid grund-undersoumlkning Sven Hansbo
85
Erfarenheter fraringn trycksondering Torsten Kallstenius
99
PAringGAringENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGSUTRUSTNING I SVERIGE
Utveckling av Borros trycksonderingsutrustning samt dataregistrering av resultat fraringn faumllt- och laboratorieundersoumlkningar Arnold Haumlgby
113
Nilcons nya geotekniska faumlltutrustning Sven Nilsson
127
Geotechs akustiska penetrometer Per Jonell
137
DISKUSSIONER
Feltkompressometer og trykksondering for bestemmelse av styrke-parametre N Janbu amp K Senneset (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
143
Oumlvriga diskussionsinlaumlgg 151
SVENSKA OCH UTLAumlNDSKA TRYCKSONDERINGSMETODER
Civilingenjoumlr Rune Dahlberg KTH
Inledning
Vid genomgaringng av tillgaumlnglig litteratur om trycksondering finner man att denna
typ av sondering aumlr betydligt vanligare utomlands aumln i Sverige aumlven om intresset
haumlr hemma har oumlkat vaumlsentligt paring senare tid Variationsmoumljligheterna aumlr maringnga
baringde naumlr det gaumlller spetsens geometriska utformning och sondens funktionssaumltt i
stort Haumlr skall kort beskrivas de vanligaste svenska trycksonderingsmetoderna
samt naringgra utlaumlndska metoder vilka kan uppfattas som karakteristiska foumlr vissa
typer av trycksondering En utfoumlrlig beskrivning laumlmnas av den hollaumlndska tryckshy
sonden vilken haft stor betydelse foumlr utvecklingen av oumlvriga metoder
Trycksonderingsmetoderna kan saumlgas vara antingen av mekanisk eller av elektroshy
nisk typ
De mekaniska metoderna kan indelas i 1) saringdana med roumlrlig spets dvs metoder
daumlr spetsmotstaringndet kan saumlrskilj as fraringn mantelmotstaringndet genom att spetsen aumlr
roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret (jfr hollaumlndsk sond) och 2) saringdana med fast
spets dvs metoder daumlr endast totalmotstaringndet kan maumltas Lasten kan paringfoumlras
antingen direkt ovanfoumlr spetsen eller (vilket aumlr vanligast) via foumlrlaumlngnings staumlnger
Erforderlig nedtryckningskraft kan maumltas uppe vid markytan med manometer
eller kalibrerad maumltring
De elektroniska metoderna aumlr i allmaumlnhet avsedda foumlr direkt maumltning av spetsshy
motstaringndet antingen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare fastklistrade i spetsen
(tex typ Borra och typ Fugro) eller enligt svaumlngande straumlng-principen Maumltimshy
pulserna fraringn spetsen oumlverfoumlrs vanligtvis genom en maumltkabel till naringgot maumltshy
instrument vid markytan Utveckling av en akustisk sond foumlr traringdloumls maumltshy
ning av spetsmotstaringndet paringgaringr vid Geotech AB Denna sond beskrivs i en saumlrshy
skild artikel i denna publikation av P J onell
2
Vissa trycksonder maumlter aumlven sk lokal mantelfriktion Denna maumltning goumlrs paring
en viss (lokal) del av staringngens mantelyta vanligen omedelbart ovanfoumlr spetsshy
konen paring mekanisk eller elektronisk vaumlg Kvoten mellan lokal mantelfriktion
och spetsmotstaringnd har visat sig vara jordartsberoende vilket ger moumljlighet till
en grov jordartsbedoumlmning Denna tillaumlggsinformation aumlr av stort vaumlrde och har
starkt bidragit till det vaumlxande intresset foumlr trycksondering
Svenska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Den i Sverige hittills vanligaste trycksonderingsutrustningen har utvecklats av
Ingenjoumlrsfirma Nilcon AB Kaumlnnetecknande foumlr denna metod aumlr att spetsen med
tillhoumlrande skaft (fig 1) genom en glappkoppling aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till sondshy
staringngen i oumlvergaringngen mellan denna och spetsen Sjaumllva spetsen har formen av en
urgroumlpt fyrkantig pyramid med maximalt 10 cm2 tvaumlrsnittsyta Glappet uppgaringr
till 5 a 10 cm och utnyttjas foumlr att paring vissa nivaringer vanligtvis var eller varannan
meter bestaumlmma mantelmotstaringndets andel i totalmotstaringndet Denna maumltning tillshy
garingr saring att sondstaringngen dras upp saring mycket som glappet medger varefter den
aringter trycks ner under maumltning av erforderlig kraft Paring diagrampapperet (fig 2)
som automatiskt matas fram med 1100 av sondens neddrivningshastighet komshy
mer denna upp- och nedaringtgaringende roumlrelse av sondstaringngen att ge tvaring horisontella
linjer av vilka den undre ritas naumlr sonden avlastas och den oumlvre naumlr denna aringter
belastas Naumlr vertikalkraften i detta laumlge oumlverstiger mantelmotstaringndet trycks
sondstaringngen till kontakt med spetsen vilket ger mantelmotstaringndet Naumlr kraften
oumlkas ytterligare foumlr oumlvervinnande av spetsmotstaringndet sammanfaller de baringda
linjerna Ens k 0-linje konstrueras genom att mantelmotstaringnden paring de olika
maumltnivaringerna sammanbinds Avstaringndet fraringn denna linje till kurvan utgoumlr spetsshy
motstaringndet
Naumlr sonderingsmotstaringndet oumlverstiger stoumlrsta tillgaumlngliga nedtryckningskraft
(10-20 kN) kan ytterligare nedtraumlngning erharingllas genom att spetsen roteras vid
reducerad tryckkraft (3 a 5 kN) Om det aumlr moumljligt oumlvergaringr man paring nytt till vanshy
lig trycksondering
3
Principskiss av gjgppkoppling
Piot
~ ~ Sektion a-a A B
Fig 1 Nederdel av trycksond typ Nilcon med glappkoppling och spets i form av 11urgroumlpt 11 fyrkantig pyramid Principfigur
Lower part of the static penetrometer type Nilcon supshyplied with an axial play above the pyramidical squareshyshaped point In principle
5
10
15
20
25
4
0
Torrskorpa
Lera
Snaumlckskallager
Lera E c 0 gt
Grusf 0 E f (lJ
O C
Lerasect-0
Fin sand mycket loumlst lagrad
Lera
Sten
Lera
ISand och grus moraumln
t 3x25 varv (5 kN)
f 50 varv (5-8kN)
10 I 2s2m0 Kraft kN
Fig 2 Exempel paring automatiskt uppritat diagram fraringn trycksond typ Nilcon
Diagram automatically recorded by the Nilcon device
5
Utrustningen kan antingen foumlrankras i jorden med jordskruvar varvid neddrivshy
ningen aringstadkommes manuellt eller monteras paring traktor varvid traktorns
hydraulik utnyttjas foumlr neddrivningen och dess tyngd tjaumlnar som motharingll
Omkring 1950 utvecklades vid Statens geotekniska institut (SGI) en hydraulisk
trycksond (fig 3) Funktionssaumlttet foumlr sonden framgaringr schematiskt av fig 4
Sondstaringngen drivs ner under samtidig nedpressning och rotation Maximalt vridshy
moment uppgaringr till 250 Nm och maximal tryckkraft till 10 kN (== fordonets tyngd)
Neddrivningshastigheten aumlr ca 3 mmin Spetsen roumlrlig i foumlrharingllande till
sondstaringngen aumlr konisk med en basdiameter av 25 respektive 40 mm motsvaranshy2
de en tvaumlrsnittsarea av ca 5 respektive ca 12 5 cm Foumlrharingllandet mellan nedshy
pressningshastighet och rotationshastighet motsvarar en stigning av 15 Foumlrsoumlksshy
resultat har visat att samma foumlrharingllande gaumlller foumlr kvoten mellan neddrivningsshy
motstaringnd och vridningsmotstaringnd i mantelytan under sonderingen Vridningsmotshy
staringndet erharinglls ur uppmaumltt vridmoment Eftersom aumlven det totala sonderingsmotshy
staringndet maumlts kan spetsmotstaringndet erharingllas som skillnaden mellan totalmotstaringndet
och neddrivningsmotstaringndet i mantelytan (jfr fig 5) Denna utvaumlrdering av
spetsmotstaringndet goumlrs direkt av maskinen och uppritas som funktion av djupet
under markytan
Elektroniska metoder
Ingenj oumlrsfirma Borros AB har utvecklat en elektronisk trycksond foumlr direkt maumltshy2
ning av spetsmotstaringndet Spetsen finns i olika utfoumlranden samtliga med 10 cm
area Den aumlr utrustad med traringdtoumljningsgivare vilka genom en kabel staringr i foumlrshy
bindelse med ett registrerande maumltinstrument vid markytan (jfr fig 1-3 i artikel
av A Haumlgby i denna publikation) Maximal nedtryckningskraft uppgaringr normalt
till 40 kN Foumlr speciella foumlrharingllanden finns moumljligheter att anvaumlnda kraftigare
spetsar Nedtryckningskraften aumlr emellertid aumlven beroende av foumlrankringsmoumljshy
ligheterna (tex jordskruvar) Foumlr neddrivningen anvaumlnds vanligtvis vevdomkraft
varvid en nedpressningshastighet av ca O 8 mmin erharinglls
6
Fig 3 Trycksond typ SGI monterad paring en Mercedes Unimog
Static penetrometer type SGI mounted on a Mercedes Unimog jeep
7
~ Fast system
Valsar
Svaumlngbart och i vertikalled roumlrligt ----iA
system Haumlvstaringng foumlr oumlvershyfoumlring av roumlrelse till skrivaren
Moumltfjaumlder foumlr vridshymoment
Sondspets
Roterande
- Ej roterande---
Spets i1 25 mm Spets Jf 40 mm
Fig 4 Principfigur av trycksond typ SGI med tillhoumlrande spetsar
General arrangement of the SGI penetrometer In principle
8
Spelsmolstampod
jNeddrivni ngsmotstampndi mantelytan -
-
Stigning 15 ( kaumlnd I
Vridningsmotstampnd i mantelytan (maumlts)
Roumlrelseriktning foumlr en punkt p8 mantelytan
Fig 5 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd vid trycksondering typ SGI
Principle of separating skin friction from cone resistance at the SGI penetrometer
Tryckkraft paring ( ~~nerstaringng ger ~etsmotstaringndet
-7cm~v
(a) ( b) (c)
Fig 6 Spets till hollaumlndsk sond (a-b) samt handtag (c) foumlr manoumlvrering av tryckkraften till staringng och ytterroumlr (efter Sanglerat 1972) Point of the Dutch Static Penetrometer (a-b) and handle (c) for the change of load application from inner rod to tube ( af ter Sanglerat 1972)
9
Traringdtoumljningsgivarna bestaringr av fyra aktiva och fyra passiva givare de senare
foumlr temperaturkorrigering Genom seriekoppling av de fyra givarna uppnarings foumlrshy
delen att eventuella boumljspaumlnningar utbalanseras och endast vertikala krafter
registreras Vid oumlkat eller minskat tryck mot spetsen laumlngdaumlndras denna i axiell
led vilket ger en motstaringndsaumlndring i traringdtoumljningsgivarna och samtidigt en obalans
i maumltinstrumentet vid markytan Denna obalans motsvarar trycket mot spetsens
tvaumlrsnittsarea (10 cm2) Skrivaren goumlr daring utslag motsvarande obalansen varvid
spetsmotstaringndet automatiskt erharinglls som funktion av djupet under markytan
Utlaumlndska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Hollaumlndsk try-0ksond _
En oumlversikt oumlver utlaumlndska trycksonderingsmetoder inleds naturligen med en
beskrivning av den hollaumlndska trycksonden som aumlr den aumlldsta och har varit
foumlrebild foumlr senare utvecklade metoder Den har vunnit spridning oumlver saring gott
som hela vaumlrlden (ca 1000 exemplar laumlr finnas av denna sond) Den tillverkas av
Goudsche Machinefahriek Gouda
Spetsen som aumlr patenterad av Geotekniska laboratoriet i Delft aumlr konisk (fig 6) 2och har 60deg spetsvinkel och 10 cm tvaumlrsnittsarea Mellan spetsen och dess foumlrshy
laumlngning utbildas en slaumlppning som paringverkar brottutvecklingen i jorden vid spetshy
sen (minskar spetsmotstaringndet) Spetsens skaft aumlr som framgaringr av figuren svagt
koniskt med upparingt avtagande diameter
Neddrivningskraften oumlverfoumlrs till spetsen via ett inre staringngsystem daumlr de 1 m
laringnga staumlngerna (r 15 mm) 1tstaplas t1 paring varandra utan hopgaumlngning Detta moumljligshy
goumlrs genom att ytterroumlrets innerdiameter aumlr endast 1 mm stoumlrre (16 mm) aumln
staringngdiametern Roumlrens ytterdiameter aumlr 36 mm och laumlngden aumlr 1 m dvs samma
laumlngd som innerstaumlngerna
Vid sonderingen maumlts spetsmotstaringndet i 20 cm intervaller genom att foumlrst enbart
spetsen trycks ner ca 7 cm Daumlrefter trycks ytterroumlret ner lika laringngt vilket ger
mantelmotstaringndet (jfr fig 6 a-b) Vid fortsatt tryckning paring ytterroumlret foumlljer aumlven
10
spetsen med (ca 13 cm) till naumlsta maumltningsnivaring varvid det totala neddrivningsshy
motstaringndet erharinglls
Den hollaumlndska trycksonden foumlrekommer i flera versioner en laumlttare sond foumlr
tryckkrafter upp till 20 a 25 kN och andra tyngre varianter vanligtvis med
kapaciteten 100 kN respektive 200 kN Tryckkraften kan foumlr den laumlttare sonden
snabbt oumlverfoumlras fraringn innerstaumlnger till ytterroumlr eller vice versa genom att handshy
taget dras ut eller skjuts in (jfr fig 6 c och fig 7 b) Foumlr oumlvriga versioner sker
denna operation paring ett naringgot annorlunda saumltt (jfr nedan)
Den laumlttare sonden aumlr handdriven (fig 7 a) och anvaumlnds huvudsakligen foumlr sondeshy
ring i loumlsare jordar vanligtvis till houmlgst 10 m djup Foumlr att reducera mantelshy
motstaringndet och daumlrigenom oumlka sondens aktionsdjup anvaumlnds ofta till denna version
ytterroumlr vars diameter aumlr lika med spetsdiametern endast vid roumlraumlndarna men
paring 90 av roumlrlaumlngden har mindre diameter (jfr fig 12 b) I samma syfte foumlrses
ibland det nedersta roumlret istaumlllet med en lokal foumlrtjockning ett stycke ovanfoumlr
spetsen I baringda fallen kan endast spetsmotstaringndet maumltas
De tyngre hollaumlndska trycksonderna aumlr mekaniserade Fig 8 a visar 100 kNshy
versionen Foumlr avlaumlsning finns tvaring oljemanometrar (fig 8 b) den ena avsedd
foumlr maumltning av spetsmotstaringnd den andra foumlr mantelmotstaringnd och totalmotstaringnd
Neddrivningsanordningen har utrustats med ett hjulpar foumlr att underlaumltta foumlrflyttshy
ningen Den kan saringledes dragas foumlr hand eller med traktor mellan borrpunkterna
Utrustningen kan ocksaring monteras paring fordon saringsom visas i fig 9 a varvid vid
sonderingen fordonet maringste foumlrankras (fig 9 b) om dess tyngd inte ger erfordershy
ligt motharingll Fordonet i figuren aumlr utrustat med kran Foumlr att skydda fordonets
fjaumldring vid lyftning av tyngre foumlremaringl km stoumldben erfordras (fig 9b) Foumlr nedshy
drivning av jordskruvarna anvaumlnds vridenheten till den visade kranen vilket inneshy
baumlr en avsevaumlrd tidsbesparing
Paring initiativ av Begemann utvecklades under 1960-talet foumlr den hollaumlndska tryckshy
sonden en helt ny spets friktionsmantel~etsen med vilken aumlven lokal mantelshy
friktion kan maumltas Skillnaden jaumlmfoumlrt med vanliga spetsar bestaringr huvudsakligen
i att den nya spetsen har faringtt ytterligare en komponent en friktionsmantel med 2mantelytan 150 cm placerad ca 20 cm ovanfoumlr spetskonen (jfr fig 10) Vid
tryckning paring innerstaumlngerna kommer i detta fall spetsen foumlrst att tryckas ned
ca 4 cm (straumlckan a i fig 11) varefter aumlven friktionsmanteln foumlljer med en
11
Fig 7 Laumlttare hollaumlndsk sond (25 kN) (a) med naumlrbild av manoumlvershyorgan foumlr kraftoumlverfoumlring b)
Light Dutch Static Penetrometer (25 kN) (a) anda close-up of the handle for the change of load application (b)
12
(a)
(b)
Fig 8 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) (a) med detalj av registreringsshyanordning (b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) (a) with a close-up of the recording part (b)
13
(a)
(b)
Fig 9 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) monterad paring foumlrankrat fordon Foumlrankringsskruvarna drivs med hjaumllp av den visade kranen (a-b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) mounted on an anchored vehicle The screw anchors are driven by the crane shown (a-b)
14
Begemanns spets
Begemann s cone
Fig 1 O Begemanns friktionsmantelspets och den vanliga (korta) hollaumlndska trycksondspetsen i hoptryckt och maximalt utdraget laumlge
Begemann s Adhesion Jacket Cone and the common (short) Dutch cone in the compressed and the max extended position
15
straumlcka av ca 4 cm (straumlckan b) samtidigt som spetsen trycks ned lika laringngt
(totalt straumlckan a+b) Den lokala mantelfriktionen saumltts lika med tryckkraftens
oumllming fraringn foumlrsta till andra avlaumlsningstillfaumlllet (P -P ) dividerad med friktionsshy3 2
2mantelns yta (150 cm ) Tryckkraften oumlverfoumlrs nu fraringn innerstaumlngerna till yttershy
roumlren varvid de olika delarna teleskopiskt garingr in i varandra Under denna nedshy
trycknings foumlrsta 4 cm erharinglls mantelmotstaringndet laumlngs ytterroumlren vilket under
foumllj ande 4 cm oumlkar med det lokala mantelmotstaringndet laumlngs friktionsmanteln
Tryckningen paring ytterroumlren fortsaumltts daumlrefter tills sondspetsen naringr naumlsta maumltshy
nivaring vilket ger det totala sonderingsmotstaringndet (P i fig 11)1
En jaumlmfoumlrelse mellan Begemanns friktionsmantel och jaumlmntjocka friktionsmantlar
utgoumlrande en del av ytterroumlret (jfr t ex Fugros sond i fig 16) har visat att den
nedre avfasade delen av Begemanns friktionsmantel ger en form av spetsmotshy
staringnd som i sand och grus kan utgoumlra upp till 50 av det uppmaumltta friktionsmanshy
telmotstaringndet
I vissa fall kan kombinationen stort spetsmotstaringnd - stort sonderingsdjup medfoumlra
att den elastiska sammantryckningen av innerstaumlngerna blir saring stor att den tillshy
gaumlngliga slaglaumlngden inte aumlr tillraumlcklig foumlr att roumlra spetsen (mer aumln 8 cm samshy
mantryckning) eller friktionsmanteln (mer aumln 4 cm sammantryckning) Den elasshy
tiska sammantryckningen utgoumlr ca 1 cm per 360 enheter av produkten kraft (kN)
x djup (m)
Vid mycket smaring spetsmotstaringnd kan korrektion erfordras foumlr innerstaumlngernas vikt
1 38 kgm Foumlr att haringlla friktionen mellan innerstaumlnger och ytterroumlr saring laringg som
moumljligt aumlr det tillraringdligt att anvaumlnda smoumlrjmedel Friktionen medfoumlr naumlmligen
att det uppmaumltta spetsmotstaringndet blir foumlr stort
Begemanns friktionsmantelspets kan anvaumlndas till samtliga versioner av hollaumlndsk
trycksond
Aumlven i Belgien aumlr hollaumlndsk trycksond mycket vanlig Av tradition anvaumlnder man
dock den spetstyp som visas i fig 12 a-b Spetsen som ansluter direkt ti11 innershy
staumlngerna salmar helt mantel och bestaringr endast av en kon som tillsammans med
innerstaumlngerna aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret Den baumlsta oumlverensstaumlm-
16
I I Il m N
Maumltning av totalmotstaringnd
Maumltning av spetsmotstaringnd
Maumltning av
spetsm otstaringnd + +lokal friktion
C trycks tele -
skopiskt in i B ( ger mantel -motstaringnd laumlngs staringngen) och
sedan (C+ B) in i A
Fcktoo-1mantel ( maumltning av lokal friktion)
C
B
~
A
I I 636mm----- 1- 16 36mm [
J Horisontal skalan ~ 3 ggr___v--e---rtik-=-a=ls=k=a_la=n--______
Fig 11 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd lokal mantelshyfriktion och totalt mantelmotstaringnd vid sondering med Begemann-spetsen
Principle of separating cone resistance local friction and total skin friction in connection with the Begemann cone
17
(a)
(b)
Fig 12 Sondspets till hollaumlndsk trycksond enligt belgisk praxis a) Spets med innerstaringng b) Spets och ytterroumlr
Point of the Dutch Static Penetrometer according to Belgian practice a) Point with inner rod b) Point and tubes
18
melsen mellan uppmaumltt och verkligt spetsmotstaringnd erharinglls med denna spets om
maumltningen sker just i det oumlgonblick spetsen boumlrjar roumlra sig Det aumlr ocksaring detta
vaumlrde som anges som spetsmotstaringnd vid sondering med denna spets Vid fortshy
satt nedtryckning av spetsen kommer den av spetsen undantraumlngda jorden successhy
sivt att fylla ut det tomrum som bildas genom glappet mellan spets och ytterroumlr
Denna moumljlighet foumlr jorden att roumlra sig runt spetsen ger ett foumlr laringgt spetsmotshy
staringnd ofta endast 50 av initialvaumlrdet enligt ovan
Foumlrsoumlk har visat att de nedaringtriktade friktionskrafter som upptraumlder mellan sondshy
staringngens respektive spetsens mantelyta och jorden under neddrivningen ger ett
extra oumlverlagringstryck paring spetsnivaringn En spets utan slaumlppning med viss manshy
tellaumlngd ger daumlrfoumlr stoumlrre spetsmotstaringnd (ca 10) aumln en spets utan mantel Detta
aumlr en av orsakerna varfoumlr man i Belgienfoumlredrar den ovan beskrivna spetsen
utan mantel
En av Haefeli-Fehlmann konstruerad trycksond (fig 13) aumlr foumlrsedd med glappshy
koppling nere vid spetsen Spetsens manteldel har samma diameter som spetsen 2och en mantelyta av 160 cm Med denna metod saumlrskiljs spets- och mantelmotshy
staringnd paring ett mera indirekt saumltt aumln vid vanligt foumlrfarande enligt ovan Totalt
sonderingsmotstaringnd erharinglls vid samtidig nedtryckning av spets och staumlnger
Mantelmotstaringndet mot staringngen bestaumlms genom att sondstaringngen vid tillfaumllligt
avbrott i sonderingen dras upp straumlckan a (fig 13) Vid ytterligare uppdragning
foumlljer aumlven spetsen med varvid uppdragningsmotstaringndet oumlkar med det delmanshy2
telmotstaringnd som upptraumlder mot spetsens mantelyta (160 cm ) Eftersom saringlunshy
da mantelmotstaringndet maumlts under en upparingtgaringende roumlrelse av staringngen under det att (
totalmotstaringndet maumlts under nedtryckningsskedet blir det haumlrvid erharingllna mantel-
motstaringndet vanligen mindre aumln det som ingaringr i totalmotstaringndet Skillnaden melshy
lan totalmotstaringnd och mantelmotstaringnd dvs spetsmotstaringndet blir daumlrfoumlr i detta
fall foumlr stort
Elektroniska metoder
Omkring aringr 1950 utvecklades vid Degebo (Deutsche Forschungsgesellschaft foumlr
Bodenmechanik) en elektronisk trycksondutrustning som numera tillverkas av
19
115mm (A160 c~l
Tvaumlrsnittsarea ( 15 crrf l
Fig 13 Nederdel av trycksond typ Haefeli-Fehlmann
Lower part of static penetrometer type Haefeli-Fehlmann
Maumltt raringdens svaumlngning (daumlmpad)
(bl
middot -1AAA ( cl Jaumlmfoumlrelsetraringshy
dens svaumln~ning (odaumlmpad)bull~
Maumltt raringd
Maumltmantel (dl Svaumlngnings bild efter avstaumlmning av jaumlmfoumlrelse -traringdens frekvens
Maumltspets
(al
Ljusskaumlrm Jaumlmfoumlrelsetraringd
c~middot middot middotmiddotmiddotmiddot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot middotmiddot Avstaumlmningsratt--el j bull l
~ Maumltt raringd
(el
Fig 14 Nederdel av trycksond typ Maihak (a) samt princip foumlr elektronisk maumltning av spetsmotstaringnd (b-e)
Lower part of static penetrometer type Maihak (a) and principle for electronic recording of the cone resistance (b-e)
20
Maihak AG i Hamburg Spetsen aumlr konisk med spetsvinkeln 60deg och diametern
35 7 mm (jfr DIN 4094) Spetsmotstaringndet maumlts elektroniskt under det att manshy
telmotstaringndet maumlts hydrauliskt med oljemanometer Stoumlrsta tillaringtna spetskraft
aumlr 50 kN och maximal totalkraft 75 kN
Trycket som uppstaringr mot spetsen under sondens nedtraumlngning medfoumlr elastiska
sammantryckningar av en tunnvaumlggig cylindrisk mantel placerad omedelbart
ovanfoumlr spetsen (fig 14 a) Dessa elastiska sammantryckningar utnyttjas foumlr
maumltning av spetsmotstaringndet enligt foumlljande Tryckvariationerna faringr paringverka en
foumlrspaumlnd staringltraringd som har faumlsts centralt i axiell led i maumltmanteln Vid belastshy
ning minskas foumlrspaumlnningen och daumlrmed egenfrekvensen i traringden Dessa variashy
tioner i egenfrekvens oumlverfoumlrs till elektriska svaumlngningar av en elektromagnet
och foumlrs upp genom staumlngerna via en maumltkabel till en mottagare vid markytan
Fig 15 visar mottagarenheten som kan anslutas antingen till 220 V eller till
110 V vaumlxelstroumlm (50 Hz) Naumlr stroumlmbrytaren (10) slarings till visar sig paring ljusshy
skaumlrmen (2) en horisontell ljuslinje (fig 14c) Denna linje motsvarar den i
mottagaren befintliga jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngning som aumlr odaumlmpad Ljusshy
bildens skaumlrpa och ljusstyrka kan staumlllas in med rattarna (12) och (13) i fig 15
Maumlttraringden i spetsen svaumlnger endast naumlr den erharingller svaumlngningsimpuls fraringn
mottagarenheten Denna svaumlngning blir daumlmpad (fig 14 b) Svaumlngningsimpulsen
kan regleras (15) antingen manuellt eller automatiskt (fig 15) Intervallet melshy
lan impulserna kan staumlllas in med vred (14) Varje impuls orsakar en vertikal
avlaumlnkning av ljusbilden paring skaumlrmen Naumlr jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngningsfrekvens
har avstaumlmts saring att den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens kommer ljusbilden
att visa en sluten kurva som till foumlljd av maumlttraringdens daumlmpade svaumlngning laringngshy
samt sluter sig och om impulserna upphoumlr aringtergaringr till ett horisontellt streck
Under den tid som staringr till foumlrfogande innan maumlttraringdens svaumlngning helt har daumlmshy
pats maringste jaumlmfoumlrelsetraringdens och maumlttraringdens frekvens avstaumlmmas Detta tillgaringr
saring att man med hjaumllp av dubbelvredet (4) aumlndrar jaumlmfoumlrelsetraringdens frekvens tills
den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens (jfr principskissen i fig 14 e) Frekvensshy
likheten avgoumlrs med ledning av ljusbildens utseende paring ljusskaumlrmen Naumlr de baringda
svaumlngningsroumlrelserna tillsammans genererar en sluten kurva i form av en ellips
eller en cirkel (fig 14 d) som utan gungningar laringngsamt sluter sig aumlr
frekvenserna lika Grovinstaumlllning av frekvensen goumlrs med den undre och fin-
21
7
Fig 15 Maumltinstrument ull Maihak-sondenRecordill11 unit for the JAaihak Static penetrotneter
22
instaumlllning med den oumlvre av dubbel vredets baringda rattar Vanligtvis goumlrs en
bestaumlmning av spetsmotstaringndet per 10 cm neddrivning Neddrivningshastigshy
heten uppgaringr till ca 0 2 mmin
Firma Fugro i Holland har i samarbete med Philips Company konstruerat en
elektronisk trycksond foumlr direkt maumltning och registrering av spetsmotstaringndet
En senare version av sonden maumlter baringde spetsmotstaringnd och lokal mantelfriktion
(De Ruiter 1971) Spetsen skiljer sig i det senare fallet i flera avseenden fraringn 2
Begemanns spets men har liksom denna tvaumlrsnittsarean 10 cm och spetsvinshy
keln 60deg Den saknar daumlremot slaumlppning och aumlr cylindrisk i hela sin laumlngd 2(jfr fig 16) Friktionsmanteln har ytan 150 cm Foumlr maumltning av spetsmotshy
staringnd och lokal mantelfriktion finns i spetsen ett antal traringdtoumljningsgivare vilka
har placerats och kopplats paring saringdant saumltt att endast vertikala krafter maumlts De
spaumlnningsvariationer som orsakas av motstaringndsaumlndringarna i traringdtoumljningsgivarshy
na registreras av maumltinstrument via en Wheatstone-brygga foumlr spetsmotstaringndet
och en foumlr mantelfriktionen Resultatet erharinglls automatiskt som en kontinuerlig
kurva visande spetsmotstaringnd respektive lokal mantelfriktion som funktion av
djupet Signalerna fraringn spetsen foumlrs upp till maumltinstrumentet vid markytan via
en maumltkabel som aumlr traumldd genom de iharingliga staumlngerna Paring senare tid har Fugro
utvecklat ett datasystem vilket goumlr det moumljligt att oumlverfoumlra faumlltresultatet paring
telex till kontoret foumlr uppritning och utvaumlrdering varefter resultatet aringtersaumlnds
till foumlrsoumlksplatsen paring telex
Tre spetsar finns vilka kan anvaumlndas upp till en stoumlrsta kraft av 10 kN 50 kN
(normalspets) respektive 100 kN Foumlr att komma ifraringn foumlrankringsproblemet
har utrustningen monterats paring ett tungt specialfordon vilket enbart genom sin
tyngd ger ett motharingll av 120 - 130 kN
Moumljlighet finns vidare att utrusta Fugro-sonderna med en inklinometer vilken
kan vara av vaumlrde foumlr bedoumlmning av sondens krokighet vid sondering till stora
djup (25 - 30 m)
Fugro har genomfoumlrt en serie foumlrsoumlk daumlr friktionsmanteln placerades paring olika
avstaringnd fraringn spetsen Enligt nuvarande praxis ansluter den ca 14 cm laringnga
friktionsmanteln direkt till spetskonen dvs dess tyngdpunkt aumlr belaumlgen 7 cm
ovanfoumlr konen Vid foumlrsoumlksserien placerades manteln aumlven paring avstaringnden 25
23
7
8
5
3
Friktionsshymantel 4 utbytbar)
3
2
ij--J I
Fig 16 Spets till elektronisk trycksond typ Fugro (1) Konisk spets (10 cm2) (2) lastcell (3) traringdtoumljningsgivare (4) friktionsmantel (5) justeringsring (6) vattentaumlt bussning (7) kabel och (8) anslutning till staumlnger ( ur De Ruiter 1971)
Point of the electric static penetrometer type Fugro (1) Conical point (10 cm2) (2) load cell (3) strain gauges (4) friction sleeve (5) adjustment ring (6) water-proof bushing (7) cable and (8) connection with rods (from De Ruiter 1971)
24
35 65 och 85 cm fraringn konen Haumlrvid framkom att mantelfriktionen aumlr stoumlrst
omedelbart ovanfoumlr spetsen och att den minskar paringtagligt naumlr avstaringndet blir
stoumlrre aumln ca 20 cm (jfr placeringen av Begemanns friktionsmantel) Paring ca 70 cm
avstaringnd fraringn konen var mantelfriktionen endast 20 - 40 av vaumlrdet omedelbart
ovanfoumlr konen Naumlr avstaringndet oumlkades ytterligare kunde en tendens till oumlkad
mantelfriktion maumlrkas Indikationen var dock mycket svag eftersom den baseshy
rades paring endast en maumltpunkt En annan viktig slutsats vid Fugros foumlrsoumlk var att
de nedaringtriktade friktionskrafternas tillskott till det vertikala oumlverlagringstrycket
blev alltmer bestaumlmmande foumlr mantelfriktionens storlek och variation ju laumlngre
bort fraringn konen manteln placerades Foumlr att erharinglla baumlsta moumljliga underlag
foumlr tolkning av jordlagerfoumlljd bedoumlmdes det vara laumlmpligast att placera frikshy
tionsmanteln saring naumlra spetsen som det rent praktiskt aumlr moumljligt dvs motsvashy
rande nuvarande praxis
Vid Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) i Hamburg paringgaringr f n utvecklingen av
en elektronisk trycksond i samarbete med Byggnadsnaumlmndens geotekniska avdelshy
ning i Amsterdam Holland (ingenjoumlr L Kok) Denna trycksond aumlr enligt uppgift
utrustad foumlr maumltning av spetsmotstaringnd lokal mantelfriktion (paring en yta av 2400 cm ) staringnglutning samt porvattentryck paring spetsnivaringn Konens spetsvinkel
aumlr 60deg och dess basdiameter 35 6 mm Spetsmotstaringnd porvattentryck och
staringnglutning maumlts induktivt under det att mantelfriktionen maumlts medelst traringdshy
toumljningsgivare Oumlvre graumlnsvaumlrdet foumlr spetsmotstaringndet uppges vara 50 kN foumlr
mantelfriktionen 125 kPa (motsvarande en kraft av 5 kN) och foumlr porvattenshy
trycket 500 kPa Vidare kan staringnglutningar av upp till 25deg avvikelse fraringn lodshy
linjen maumltas i tvaring mot varandra vinkelraumlta plan
Statisk-dynamiska metoder
J ordlagerfoumlrharingllandena i Mellaneuropa skiljer sig ganska avsevaumlrt fraringn vad som
aumlr normalt i Sverige Ofta kant ex mycket loumlsa jordlager oumlverlagras av mycket
fasta lager Foumlr att foumlrbaumlttra trycksondens nedtraumlngningsfoumlrmaringga har daumlrfoumlr
metoder utvecklats som medger omvaumlxlande statisk och dynamisk sondering
s k statisk-dynamiska sonderingsmetoder
25
Andina-sonden
Den foumlrmodligen mest avancerade metoden i detta sammanhang aumlr av mekanisk
typ och har lanserats och patenterats av Andina i Schweiz Den foumlrekommer
sedan 1967 aumlven i Frankrike genom Sopecaf Company i Lyons Utrustningen aumlr
monterad paring ett specialfordon som enbart genom sin tyngd ger ett motharingll
av 150 kN Enligt ett foumlrfarande som beskrivs naumlrmare nedan utfoumlrs sondeshy
ringen (lastparingfoumlringen) saring laringngsamt att den kan jaumlmfoumlras med ett regelraumltt
belastningsfoumlrsoumlk Enligt ett andra foumlrfarande tillaumlmpas en konstant neddrivshy
ningshastighet av 2 cms
Spetsen som aumlr konisk (fig 17) har diametern 80 mm dvs tvaumlrsnittsytan 250 cm spetsvinkeln 90deg samt en speciell manteldel foumlr maumltning av lokal manshy
telfriktion (yta 628 cm 2) Den egentliga spetsen utgoumlrs av tvaring spetsar en 2central spets med diametern fel 39 mm (12 cm ) som aumlr fast foumlrbunden med
innerstaumlngerna (fel 35 mm) och en yttre koncentrisk spetsdel som foumlrstorar
den centrala spetsen utan att foumlraumlndra dess form Vid tryckning endast paring innershy
staumlngerna vilket blir aktuellt naumlr 80 mm-spetsen inte kan drivas djupare komshy
mer den centrala 39 mm-spetsen att loumlsgoumlras fraringn den stoumlrre spetsen och
sonderingen kan fortsaumlttas tills motstaringndet blir foumlr stort aumlven foumlr denna mindre
spets I detta laumlge kan man oumlvergaring till dynamisk sondering varvid slagningen
utfoumlrs med en 750 kg hejare som faringr falla fraringn 16 cm houmljd Nedtraumlngningen per
slag registreras automatiskt
Med Andina-sonden kan spetsmotstaringndet maumltas dels medan lasten laringngsamt paringshy
foumlrs intill dess spetsen boumlrjar roumlra sig (foumlrsta skedet) dels under det skede
naumlr spetsen oumlvergaringr fraringn roumlrelse till vila (andra skedet) Dessa baringda spetsmotshy
staringnd har visat sig vara i stort sett lika vid sondering i sand- eller grusavlagshy
ringar under det att spetsmotstaringndet i leriga och siltiga jordar alltid aumlr houmlgre
i foumlrsta aumln i andra skedet
Vid den statiska sonderingen med Andina-sonden kan mantelfriktionen laumlngs
friktionsmanteln bestaumlmmas paring mekanisk vaumlg Foumlr avlaumlsning av sonderingsmotshy
staringndet finns en dynamometer avsedd foumlr maumltning av spetsmotstaringnd respektive
totalmotstaringnd samt tvaring dynamometrar foumlr maumltning av lokalt mantelmotstaringnd
respektive totalt mantelmotstaringnd En form av dubbelkontroll existerar genom
moumljligheten att laumlsa av de manometrar som aumlr anslutna till det hydrauliska
systemet foumlr domkrafterna anvaumlnda foumlr nedpressningen
26
----1middotmiddotrr I I I I I I I I I I I I
250mm friktionsshymantel ( 628 cm2 )
Cent ralsp etsdel () 80mm
()35mm( 50 cm2 ) ( innerstaringng)
~ ltgt 39mm ( 12 cm2)
( o) (b)
Fig 17 Princip foumlr anvaumlndning av statisk-dynamisk sond typ Andina a) Vid normalt spetsmotstaringnd b) Vid stort spetsmotstaringnd (spetsen kan aumlven hejas ned)
Mode of using the static-dynamic penetrometer type Andina a) At normal cone resistance b) At arge cone resistance (the cone can also be hammered down)
27
Summary
The article describes the most important static penetration methods used at
present both in Sweden and abroad The old Dutch cone penetration method
commonly regarded as the prototype for the further developments of penetromshy
eters is described more in detail
The basic research in Sweden started in the beginning of 1940 but the main
contributions have been made ltluring the last two decades Today three lines of
concepts are followed by the manufacturers The most common static penshy
etrometer in Sweden is a mechanical device type Nilcon which is supplied
with an axial play just above the point This play makes it possible to separate
the skin friction from the cone resistance at desired levels Another Swedish
mechanical penetrometer evaluating the point resistance was developed by the
Swedish Geotechnical Institute A characteristic feature of this method is that
the rod is rotated ltluring the penetration while the ratio between the rotational
and penetrating velocity is held constant An electric penetrometer developed
by Borros AB measures the point resistance by means of a number of strain
gauges located in the point The strain gauges are connected to an amplifier
anda recording unit at the ground surface More recently a so-called acoustical
penetration method has been developed by Geotech AB Signals from the point
are here after amplification transmitted wirelessly to the receiver unit at the
ground surface This latter method is described in a separate article (by P J onell)
The foreign penetrometers described herein are (1) The Dutch penetrometer
including the Begemann friction jacket cone and the special point used in Belgium
for the Dutch penetrometers (2) the Haefeli-Fehlmann penetrometer (3) the
Maihak (Degebo) electric penetrometer (vibrating strings) (4) the Fugro electric
penetrometer which measures both point resistance and local friction II by means
of strain gauges and (5) an electric penetrometer under development by Hottinger
Baldwin Messtechnik in Hamburg Furthermore (6) the static-dynamic penetromshy
eter type Andina is described
28
Referenser
DE RUITER J 1971 Electric penetrometer for site investigations
J Soil Mech a Found Div Proc ASCE Vol 97 No SM2 p 457-472
DIN 4094 1964 Baugrund Ramm- und Drucksondiergeraumlte Abmessungen und
Arbeitsweise der Geraumlte Bl 1 Mai 1964
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice Elsevier Publ Co
Amsterdam p 1-91
29
TOLKNING AV TRY CKSONDERINGSRESULTAT
OumlVerdirektoumlr Bengt B Broms Statens Geotekniska Institut
Inledning
Trycksondering som aumlr en statisk sonderingsmetod liksom viktsondering
anvaumlnds i relativt stor utstraumlckning i Sverige fraumlmst vid oumlversiktliga undersoumlkshy
ningar foumlr att uppskatta jordlagerfoumlljd de olika lagrens utstraumlckning och
homogenitet samt foumlr att faring en uppfattning om jordens fasthet Undersoumlkningarna
kompletteras som regel med provtagning foumlr att faststaumllla jordlagrens sammanshy
saumlttning haringllfasthet och deformationsegenskaper En stor foumlrdel med tryckshy
sondering i jaumlmfoumlrelse med maringnga andra sonderingsmetoder aumlr att man erharingller
en automatisk kontinuerlig registrering av sondmotstaringndet Om mantelfriktionsshy
maumltning utfoumlrs samtidigt saring att spetsmotstaringndet kan saumlrskiljas vilket behandshy
las i det foumlljande oumlkas moumljligheten att avgoumlra jordlagrens sammansaumlttning
I Mellaneuropa brukas trycksondering framfoumlrallt vid detaljundersoumlkningar i
fraumlmst friktionsjord Sonderingsresultaten anvaumlnds daumlr i huvudsak vid beraumlkshy
ning av plattors och paringlars brottslast och saumlttning
En oumlversikt av olika sonderingsmetoder och tolkningen av foumlrsoumlksresultaten ges
i The Penetrometer and Soil Exploration av Sanglerat (1972) och i Dynamic
and Static Sounding of Soils in Engineering Geology av Bondarik (1967) I den
senare boken summeras fraumlmst rysk erfarenhet Svenska erfarenheter med
trycksondering har sammanfattats bl a av Kallstenius (1969) och Bergdahl (1969)
och norska erfarenheter av Andresen (1969) Foumlreliggande uppsats som delvis
bygger paring studier av ovanstaringende tvaring boumlcker och annan litteratur ger en oumlvershy
sikt av trycksonderingens anvaumlndning vid bedoumlmning av plattors och paringlars baumlrshy
foumlrmaringga jaumlmte utvaumlrdering av saumlttningar
Trycksondering i friktionsjord
Vid trycksondering i friktionsmaterial med konstant relativ lagringstaumlthet oumlkar
det specifika spetsmotstaringndet med djupet under markytan ned till ett visst kritiskt
30
djup saringsom paringvisats bl a av Kerisel (1961) och Vesic (1964) Foumlrsoumlk har visat
att det kritiska djupet bl a oumlkar med oumlkad relativ lagringstaumlthet Det kritiska
djupet torde emellertid aumlven paringverkas av friktionsjordens gradering och kornshy
storlek Dessutom inverkar spetsdiametern hos sonden
Under det kritiska djupet aumlr spetsmotstaringndet i stort sett konstant och oberoende
av djupet och av spetsdiametern saringsom visas i fig 1 Spetsmotstaringndet paringverkas
daumlr av foumlrutom jordens relativa lagringstaumlthet aumlven av oumlverlagringstrycket
jordens deformationsegenskaper det ursprungliga spaumlnningstillstaringndet och de
enskilda jordpartiklarnas haringllfasthet (Naumlr spetsmotstaringndet i sand oumlverstiger
ca 10 il 20 MNm2 boumlrjar sandpartiklarna att krossas vid sondspetsen)
Schultze amp Melzer (1965) rapporterar att oumlverlagringstrycket har en relativt
stor inverkan paring sondmotstaringndet Foumlrsoumlk har vidare visat att det ej raringder naringgot
enkelt samband mellan relativ lagringstaumlthet och sondmotstaringnd saringsom paringpekats
exempelvis av Muhs (1966) Kahl et al (1968) rapporterar att vid samma relashy
tiva lagringstaumlthet aumlr sondmotstaringndet houmlgre foumlr ensgraderad (sorterad) aumln foumlr
vaumllgraderad (osorterad) friktionsjord utom naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr
houmlg (Drgt 0 75)
Vid sondens nedtraumlngning under det kritiska djupet packas jorden kring sonden
varvid jordens volym minskar Jorden intill sondspetsen roumlr sig daumlrvid i huvudshy
sak nedaringt och i sidled Volymminskningen svarar mot sondspetsens och sondshy
staringngens totala volym under markytan Oumlver det kritiska djupet roumlr sig jorden
daumlremot aumlven upparingt mot markytan Daumlrigenom faringr jordens deformationsegenskashy
per stoumlrre inverkan paring sonderingsmotstaringndet under det kritiska djupet aumln oumlver
detta
Den ryske forskaren Durante (Bondarik 1967) har i sand undersoumlkt inverkan av
oumlverlagringstrycket paring det kritiska djupet och paring sonderingsmotstaringndet Sondeshy
ring med en dynamisk sonderingsmetod utfoumlrdes efter det att sanden schaktats
bort till 10 m djup Detta resultat jaumlmfoumlrdes med sonderingsmotstaringndet foumlre
avschaktningen Durante fann att sonderingsmotstaringndet efter avschaktning
minskade kraftigt naumlrmast den avschaktade ytan ned till ca 40 cm djup Daumlrshy
under svarade sondmotstaringndet mot det som uppmaumlttes foumlre avschaktningen paring
samma nivaring Samma effekt torde foumlreligga vid trycksondering Liknande resulshy
tat har foumlr viktsondering rapporterats av Dahlberg (1972)
31
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
20 40
2
Ec 4 g- Cl 0 middot~ a00 0
oo N
6 () -J Il Il
amp 0[t LO
8
Fig 1 Spetsmotstaringndet vid sondering i sand vid olika relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance in sand at different relative density (after Kerisel 1957)
Spaumlnningsoumlkning Stress increase
Fig 2 Spaumlnningsoumlkning fraringn friktionshylsa vid sondspetsens nivaring (efter Raedschelders 1961)
Stress increase caused by friction sleeve located at the level of the sounding cone (after Raedschelders 1961)
32
Grundvattenytans laumlge paringverkar sonderingsmotstaringndet saringsom paringpekats av Schultze amp Melzer (1965) Naumlr grundvattennivaringn passerades observerade de att sonderingsmotstaringndet minskade Liknande observationer har aumlven gjorts av Weiss (1964) Skillnaden i sondmotstaringnd mellan fuktig och vattenmaumlttad sand minskade med oumlkat oumlverlagringstryck och oumlkad relativ lagringstaumlthet
Geuze (1953) har undersoumlkt penetrationshastighetens inflytande paring sondmotstaringnshydet i sand Maximalt uppskattades denna inverkan till ca 7 vid en tiofaldig
oumlkning av penetrationshastigheten Kerisel (1961) och Jezequel (1969) rapporshy
terar att penetrationshastigheten ej hade naringgon inverkan i sand oumlver grundvattenshyytan Under grundvattenytan sjoumlnk daumlremot sondmotstaringndet med ca 20 naumlr nedshytryckningshastigheten oumlkade tio garingnger Vad som kan ha orsakat denna minskning av sonderingsmotstaringndet aumlr ej angivet Det aumlr moumljligt att de houmlga porvattenoumlvershytryck som erharinglls naumlr lagringstaumltheten aumlr laringg kan ha inverkat
Enligt Eide (1956) kan lagringstaumltheten foumlr sand uppskattas ur resultaten fraringn trycksondering enligt foumlljande tabell
Tabell 1 Samband mellan lagringstaumlthet och spetsmotstaringnd (efter Eide 1956)
Lagringstaumlthet Spetsmotstaringnd MNm2 (kpcm2)
Mycket loumlstlagrad lt 25 (lt25)
Loumlstlagrad 25- 50 (25- 50)
Medelfast lagrad 50-100 (50-100)
Fast lagrad 100-200 (100-200)
Mycket fastlagrad gt200 (gt200)
Meyerhof (1956) har foumlr sand angivit foumlljande samband mellan lagringstaumlthet (Dr) sondmotstaringnd vid resp SPT-foumlrsoumlk (Standard Penetration Test) N-tal tryckshysondering (hollaumlndsk sond) och materialets inre friktionsvinkel (ej))
33
Tabell 2 Samband mellan lagringstaumlthet sondmotstaringnd och inre friktions-vinkel (efter Meyerhof 1956)
Lagring Relativ Sonderings- Spetsmotstaringnd Inre friktions-lagrings- motstaringnd vid vid tryckson- vinkel taumlthet SPT-foumlrsoumlk dering cp grader D slag305 cm MNm
2 2r
(12~ (kpcm )
Mycket loumls lt02 lt4 lt20 (lt20) lt30
Loumls 02-04 4-10 20- 40 (20- 40) 30-35
Normal 04-06 10-30 40-120 (40-120) 35-40
Fast 0 6-08 30-50 120-200 (120-200) 40-45
Mycket fast gt08 gt50 gt200 (gt200) gt45
Foumlr siltig sand boumlr den inre friktionsvinkeln enligt Meyerhof minskas med
5 grader medan den foumlr sandigt grus boumlr oumlkas med 5 grader Senare undersoumlkshy
ningar har emellertid visat att spetsmotstaringndet ej enbart paringverkas av jordens
relativa lagringstaumlthet och inre friktionsvinkel Foumlrsiktighet boumlr saringledes iaktshy
tagas naumlr de av Meyerhof foumlreslagna sambanden anvaumlnds vid beraumlkning av exemshy
pelvis plattors och paringlars baumlrfoumlrmaringga En indelning som liknar dem som diskushy
terats av Eide och Meyerhof enligt ovan har foumlreslagits av Kahl amp Muhs (1952)
En viktig faktor som inverkar paring utvaumlrderingen av relativ lagringstaumlthet aumlr det
houmlga horisontaltryck som erharinglls i jorden vid packning och vid foumlrbelastning
Detta medfoumlr att sondmotstaringndet i ett saringdant material vid samma relativa lagshy
ringstaumlthet blir houmlgre aumln i naturligt lagrad och ej foumlrbelastad jord Denna skillshy
nad aumlr av stor betydelse bl a vid packningskontroll i faumllt
Trycksondering i kohesionsjord
Trycksondering aumlr ej saumlrskild vaumll laumlmpad till att bestaumlmma kohesionsjords
skjuvharingllfasthet Som regel kan endast en grov uppskattning goumlras Det registreshy
rade sondmotstaringndet blir ofta alltfoumlr laringgt vilket goumlr bestaumlmningen osaumlker om ej
en spets med stor area anvaumlnds Dessutom har foumlrsoumlk visat att saringdana faktorer
som nedtryckningshastighet spetsens form och lerans sensitivitet paringverkar
sonderingsmotstaringndet
J ezequel (1969) har i lera undersoumlkt bl a nedtryckningshastighetens inverkan paring
34
sondmotstaringndet (spetsmotstaringndet) Detta motstaringnd oumlkade i loumls lera med upp till 35 h 45 naumlr nedtryckningshastigheten oumlkade tio garingnger fraringn 0 6 mmin till 6 mmin Foumlr fast lera var aumlndringen obetydlig Thomas (1965) fann dock att penetrationsmotstaringndet foumlr den fasta s k Londonleran oumlkade naringgot med oumlkad penetrationshastighet Vid foumlrsoumlk utfoumlrda av Ladanyi amp Eden (1969) i loumls lera med houmlg sensitivitet erhoumllls en genomsnittlig oumlkning av 7 5 vid en tiofaldig oumlkning av nedtryckningshastigheten
Sanglerat (1972) anger att spetsvinkeln hos sondspetsen har betydelse endast naumlr spetsmotstaringndet aumlr mindre aumln 2 MNm2
Thomas (1965) har funnit att spetsens diameter i foumlrharingllande till staringngdiametern har relativt stor inverkan paring sondmotstaringndet Han har rapporterat att det specifika spetsmotstaringndet i relativt fast lera blir laumlgre om spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern aumln om den aumlr lika med staringngdiametern Kallstenius (1969) paringpekar att det uppmaumltta spetsmotstaringndet foumlr loumls lera till och med kan bli negativt om tung borrvaumltska anvaumlnds vid sondering och spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern
Foumlr kohesionsjord visar foumlrsoumlk att spetsmotstaringndet q8tatt normalt varierar spe s mellan 10 c och 20 c daumlr c aumlr lerans skjuvharingllfasthet under odraumlnerade foumlr-u u u haringllanden (extremvaumlrden 5 c resp 25 c ) Ett genomsnittsvaumlrde representeraru u sambandet qstatt = 15 c (Sanglerat 1972) Foumlr Londonlera fann Thomas (1965)tat spe s u att qsspe t s = 18 c Meigh amp Corbett (1970) erhoumlll vaumlrdet 16 paring kvoten qstatt c u spe s u naumlr sonderingsresultaten jaumlmfoumlrdes med resultaten fraringn vingborrfoumlrsoumlk Kerisel amp Adam (1969) rapporterar ett spetsmotstaringnd som foumlr halvfast lera och silt var 12 c till 15 c medan motstaringndet foumlr mycket fast lera var 35 c u u u Kallstenius (1969) fann att spetsmotstaringndet i loumls lera i genomsnitt motsvarade 15 c och att baumlrfaktorn N (kvoten qstatt c ) sjoumlnk med oumlkad spetsdiameter ochu c spe s u med oumlkad mantellaumlngd Vid Kallstenius undersoumlkningar bestaumlmdes skjuvharingllfast-heten genom konfoumlrsoumlk Vid lera med houmlg sensitivitet kan sondmotstaringndet emellershytid vara betydligt mindre aumln de ovan angivna vaumlrdena (Ladanyi amp Eden 1969)
Vaumlrdet paring baumlrfaktorn N c varierade vid dessa foumlrsoumlk mellan 5 5 och 8
Foumlrsoumlksresultatenrapporterade exempelvis av Kerisel amp Adam (1969) visar att kvoten qstatt c tenderar att oumlka med oumlkad skjuvharingllfasthet Denna oumlkning aumlrspe s u troligen fraumlmst beroende av svaringrigheter att bestaumlmma den odraumlnerade skjuv-haringllfastheten c Den skjuvharingllfasthet som erharinglls exempelvis ur enaxliga tryckshyu foumlrsoumlk paring laboratoriet blir ofta alltfoumlr laringg vid houmlg skjuvharingllfasthet beroende paring att leran inneharingller sprickor Vid enaxliga tryckfoumlrsoumlk foumlljer brottytan saringdana
35
sprickor i provet Sprickornas orientering och antal har daumlrvid stor inverkan
Vid trycksondering sker brottet laumlngs en paringtvingad brottyta vars laumlge ej i naringgon
stoumlrre utstraumlckning paringverkas av foumlrekomsten av sprickor Daumlrvid blir det
ospruckna lermaterialets haringllfasthet avgoumlrande foumlr sondmotstaringndet
Det teoretiska vaumlrdet paring baumlrfaktorn N baserad paring plasticitetsteorin och saringledes C
paring kvoten qstatt c aumlr 9 0 Det relativt houmlga vaumlrdet som erharinglls fraringn sonde-spe s u middot
ringsfoumlrsoumlk (qstatt = 15 c ) kan delvis foumlrklaras av att deformationshastighetenspe s u
vid sondering aumlr ca 100 garingnger houmlgre aumln den som gaumlller normalt vid vingborr-
foumlrsoumlk (Meigh amp Corbett 1970) Dessa foumlrfattare paringpekar dessutom det faktum
att adhesionen laumlngs sondens mantelyta mellan sondspetsen och den punkt daumlr
spetsmotstaringndet maumlts eller laumlngs den krage som finns paring vissa sondspetsar
paringverkar det beraumlknade nominella spetsmotstaringndet Denna effekt aumlr speciellt
stor vid hollaumlndsk trycksond
Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd
Olika metoder finns foumlr att saumlrskilja spetsmotstaringnd fraringn mantelfriktion i frikshy
tionsjord eller fraringn mantelkohesion i kohesionsjord Ett intensivt utvecklingsshy
arbete paringgaringr f n i Sverige i denna fraringga Mantelmotstaringndet kan maumltas antingen
laumlngs hela sondstaringngen eller lokalt intill sondspetsen Maumltningen kan ske i en
speciell maumltdel (friktionshylsa) bull
Vid trycksond typ Nilcon som aumlr foumlrsedd med glappkoppling intill spetsen
bestaumlms mantelmotstaringndet som utvecklas laumlngs hela sondstaringngen genom att
man paring provningsdjupet foumlrst drar upp sondstaringngen en viss straumlcka och sedan
maumlter den kraft som fordras foumlr att aringterigen trycka ned staringngen till foumlregaringende
nivaring I de flesta fall torde uppdragningen foumlrorsaka en minskning av mantelshy
motstaringndet paring grund av den oumlkade omroumlrningen i kohesionsjord och det oumlkade
haringlrummet runt sondstaringngen paring grund av packningen i friktionsjord I en del
fall kan dock mantelmotstaringndet oumlka paring grund av den temporaumlra uppdragningen
eftersom man i vissa fall efter avdrag foumlr mantelmotstaringnd kan erharinglla ett negashy
tivt spetsmotstaringnd Vanligtvis anvaumlnds dock ej mantelmotstaringndet vid utvaumlrdeshy
ringen av trycksonderingsresultaten
Vid trycksond typ SGI roteras sondstaringngen samtidigt som den trycks ned
Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att rotera sondstaringngen
36
aumlr det moumljligt att utvaumlrdera mantelfriktionen Spetsmotstaringndet registreras
automatiskt med hjaumllp av en mekanisk skrivare som en funktion av djupet
Maximal neddrivningskraft aumlr 10 kN
Mantelmotstaringndet intill sondspetsen kan vid hollaumlndsk trycksond bestaumlmmas med hjaumllp av en saumlrskild friktionshylsa som aumlr placerad ovanfoumlr spetsens kragshy
formade del Mantelfriktionen bestaumlms genom att foumlrst trycka ned spetsen varshy
vid spetsmotstaringndet maumlts Daumlrefter trycks spetsen och friktionshylsan ned sam-
tidigt och summan av mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd maumlts Mantelmotstaringnshy
det antas motsvara skillnaden mellan de tvaring maumltningarna Detta foumlrfarande paringshy
verkar emellertid det beraumlknade mantelmotstaringndet
Trycks hylsa och spets ner samtidigt blir naumlmligen spetsmotstaringndet som regel houmlgre aumln om de trycks ner var foumlr sig Mantelfriktionen laumlngs hylsan oumlkar naumlmshy
ligen oumlverlagringstrycket vid spetsens nivaring och daumlrmed spetsmotstaringndet saringsom
illustreras i fig 2 (Raedschelders 1961) Sanglerat (1972) har uppskattat oumlkshyningen av spetsmotstaringndet till 8 ~ 10 naumlr friktionshylsa och spets trycks ner
samtidigt Dessa resultat pekar paring att mantelmotstaringndet oumlverskattas med det
foumlrfarande som tillaumlmpas i Holland
Under senare aringr har utvecklats trycksonder daumlr spetsmotstaringndet och mantelmotshy
staringndet maumlts separat intill sondspetsen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare Ett
exempel paring en saringdan trycksond aumlr den som har utvecklats av Borro AB
Foumlrutom de ovannaumlmnda sonderna finns en hollaumlndsk (Fugro) och en fransk
(Andina) trycksond dar mantelmotstaringndet maumlts separat Vid den senare sonden
maumlts mantelmotstaringndet med hjaumllp av en separat belastningsring (Sanglerat 1972)
Maumltningar visar att mantelmotstaringndet i sand aumlr som regel stoumlrst alldeles ovanfoumlr sondspetsen Det specifika mantelmotstaringndet minskar i de flesta fall allteftersom
sonden traumlnger ned i jorden Denna minskning kan bero paring att sondharinglet foumlrstoras naringgot under nedtryckningen genom att sondstaringngen ofta aumlr naringgot krokig I extrem-
fall kan aumlven det totala mantelmotstaringndet minska med oumlkat djup beroende paring att
exempelvis en sten framfoumlr sondspetsen foumlljer med vid sonderingen och foumlrstorar sondharinglet Ett saumltt att minska staringngfriktionen och att oumlka nedtraumlngningen av sonshy
den samt att underlaumltta maumltningen av mantelmotstaringndet naumlrmast sondspetsen aumlr att paring jaumlmna avstaringnd punktvis oumlka staringngdiametern saring att borrharinglet foumlrstoras
37
Maumlthylsans placering i foumlrharingllande till spetsen paringverkar mantelfriktionen intill
ett avstaringnd som aumlr beroende bl a av jordens inre friktionsvinkel Foumlr att faring j aumlmshy
foumlrbara vaumlrden paring mantelfriktionen boumlr denna maumltas alldeles intill sondspetsen
Paring detta saumltt skulle erfarenhet som tidigare erharingllits med bl a hollaumlndsk sond
kunna utnyttjas vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksresultaten
I fig 3 visas hur mantelfriktionen vid hollaumlndsk sond varierar vid olika jordshy
material och spetsmotstaringnd (Begemann 1965 a) Man kan se att mantelfriktionen
minskar i foumlrharingllande till spetsmotstaringndet ju groumlvre jordmaterialet aumlr Genom
att samtidigt maumlta spetsmotstaringnd och mantelfriktion aumlr det saringledes moumljligt att
bedoumlma sammansaumlttningen av jordmaterialet intill sondspetsen De av Begeshy
mann angivna sambanden kan emellertid endast anvaumlndas foumlr naturligt avlagrade
jordar under grundvattenytan
Jaumlmfoumlrelser av Sanglerat (1972) med belastningsfoumlrsoumlk har dessutom visat att
de samband som angivits av Begemann (1965 a) foumlr sand och grus aumlr ca 50 foumlr
houmlga foumlr att direkt kunna anvaumlndas foumlr att beraumllrna paringlars baumlrfoumlrmaringga
Enligt Sanglerat (1972) gaumlller foumlljande samband mellan jordart sondmotstaringnd
och kvoten mellan mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd
Tabell 3 Samband mellan spetsmotstaringnd mantelfriktion och jordmaterialets sammansaumlttning (efter Sanglerat 1972)
o statt Mantelmotstaringnd JordartSpetsmotstand qspe s spetsmotstaringnd 2 2 fstat stat(MNm ) (kpcm ) mantel qspets
lt30 lt 30 lt o 001 Loumlst lagrat grus
gt30 gt 30 gt 0006 Sand med snaumlckskal
gt 30 gt 30 0 006-0 02 Sand och grus
gt30 gt 30 002 -004 Siltig sand sandig silt lerig sand och silt
gt 30 gt 30 004 -008 Lera
lt 06 lt6 gt006 Organisk lera torv gyttja och dy
38
30 ~----------------~
N E z 20 Finjordsholt I
(IJ () (lt 16]-l)
-0 C C 0 oo ll ll middot-
ll0 QJE _ 10 ll
-+- C (IJ middot-0 0 (J) 0
0 0 ~1 ~2 ~3 ~4
Mantelfriktion MNm2 Skin friction resistance
Fig 3 Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelfriktion vid hollaumlndsk sond vid olika jordmaterial (efter Begemann 1965)
Relationship between point resistance and skin friction resistance for the Dutch cone penetrometer (after Begemann 1965)
4
A
bull I Po
Ht bull 4 b Igt
Bl l1 1
Fig 4 Definition av oumlverlagringstryck och plattbredd
Definition of overburden pressure and slab width
39
st staMan kan se ur denna tabell att kvoten f att q tt oumlkar med minskad kornshyman e1 spe s storlek Ovanstaringende indelning kan emellertid ej anvaumlndas vid lera eller silt naumlr
dessa jordars sensitivitet aumlr houmlg
Vesic (1967) rapporterar att kvoten fstatt qstatt varierar foumlr sand mellan man e1 spe s 0 006 och 0 0165 Schmertmann (1970) erhoumlll foumlr sand vaumlrden mellan 0 005 och
0 020 Schmertmann (1970) har foumlreslagit foumlljande utvaumlrdering
Tabell 4 Variation av fstatt qstatt vid olika relativ lagringstaumlthet (efterman e1 spe s
Schmertmann 1970)
Sand Loumls Normal Fast
Relativ lagringstaumlthet (D ) 03 06 09r
J ordtryckskoefficient (K) 1 2 4
2Sondmotstaringnd MN m 2 8 22 stat
(qspets) 2Mantelfriktion MNm 0033 0067 0075
(fstat )mantel
fstat stat 160 1120 1165mantel qspets
Emellertid paringverkar friktionshylsans utformning foumlrharingllandet mellan mantelfrikshy
tion och spetsmotstaringnd saringsom framharingllits tidigare
Dimensionering av plattor med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering anvaumlnds i Mellaneuropa i stor utstraumlckning vid dimensionering
av plattor och paringlgrundlaumlggningar Det aumlr rimligt att trycksondering borde kunna
anvaumlndas aumlven i Sverige foumlr att uppskatta saumlttningar av plattor och paringlgrupper
grundlagda paring friktionsjord
Vid dimensionering av plattor liksom av paringlgrupper skall grundkonstruktionen
dels uppfylla kravet att saumlkerheten mot brott (kollaps) aumlr tillraumlckligt houmlg och att
saumlttningarna vid normala belastningsfall ej blir saring stora att den ovanliggande
40
konstruktionen skadas Normalt vaumlljs en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 med
avseende paring grundkonstruktionens brottsaumlkerhet Vid grundlaumlggning paring plattor
blir dock som regel de saumlttningar som kan tillaringtas vid normala belastningsfall
utslagsgivande vid dimensioneringen naumlr plattbredden aumlr stoumlrre aumln ca 1 m
Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning (tillaringtet grundtryck) foumlr plattor paring
sand tillaumlmpas i Kanada i vissa fall den grova tumregeln
stat qspets
Enligt Sanglerat (1972) kan man vid dimensionering av plattor paring sand tillaringta ett
betydligt houmlgre grundtryck aumln det ovan angivna vaumlrdet Sanglerat rekommenderar
ett tillaringtet grundtryck som aumlr en tiondel av spetsmotstaringndet vid statisk sondering
dvs
1 stat qtill = 10 qspets
Ovanstaringende samband kan enligt Sanglerat aumlven anvaumlndas foumlr fast lera och sandig
lera
Sanglerat anger aumlven den tumregeln att saumlttningar ej utgoumlr naringgot problem naumlr sta 2
spetsmotstaringndet q tt gt 1 2 MNm Man boumlr emellertid vara foumlrsiktig naumlr spe s
man anvaumlnder dessa grova tumregler utanfoumlr geografiska omraringden foumlr vilka de
har utvecklats innan man faringtt tillraumlcklig erfarenhet om resp metoders tillaumlmpshy
barhet Sanglerats tumregler torde emellertid ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnshy
ning saringsom naumlmns i det foumlljande
Plattors brottlast
Plattors brottlast beraumlknas som regel ur den generella ekvationen (bl a Terzaghi
1943 Meyerhof 1951)
daumlr K Ky och K aumlr faktorer som aumlr beroende av fundamentets form N NyC q C
och Nq aumlr baumlrfaktorer som aumlr beroende av jordens inre friktionsvinkel cp Baumlr
fundamentets bredd och p aumlr oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn enligt0
fig 4 Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning vaumlljs vanligtvis en saumlkerhetsfakshy
tor med avseende paring brottlasten som aumlr lika med 3 0
41
Foumlr friktionsjord (c=o) foumlrenklas ovanstaringende ekvation till
Muhs amp Weiss (1971) rapporterar foumlr finsand mellansand och grusig sand foumlljande st 2
samband mellan baumlrfaktorerna Ny och N och sondmotstaringndet q att (MNm )q ~es
N = 6 3 qstat -5 och y spets
= 9 qstatN 5 1 q spets -
Spridningen i foumlrsoumlksresultaten var relativt liten troligen fraumlmst beroende paring att
endast naringgra faring jordmaterial har undersoumlkts De av Muhs och Weiss angivna samshy
banden boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas med foumlrsiktighet och endast foumlr grova oumlverslagsberaumlkshy
ningar om de tillaumlmpas paring andra jordmaterial aumln de som undersoumlkts
De Beer (1963) har framharingllit den minskning av jordens inre friktionsvinkel och av
brottlasten som sker naumlr belastningen oumlverstiger ca 10 MNm2
och jordpartiklarna
boumlrjar krossas Denna minskning aumlr av betydelse vid utvaumlrdering av baumlrfaktorerna
Ny och Nq
Foumlr kohesionsjord ( cp = o) erharinglls foumlljande samband eftersom Ny= 0 Nq = 1 0
och Kq =10
q -KcN +pbrott - c u c o
Foumlr en kvadratisk platta (K = 1 3) och en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 foumlrenklas C
ovanstaringende ekvation till
och foumlr en laringngstraumlckt platta (K = 1 0) till C
Jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet c erharinglls ur sambandet u
1 stat cu = 15 q spets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet mellan grundlaumlggningsnivaringn och spe s
ett djup under denna nivaring som motsvarar 2B daumlr B aumlr plattbredden Eftersom
42
sambandet mellan sondmotstaringnd och skjuvharingllfasthet aumlr osaumlkert blir aumlven beraumlkshy
ningen av brottlasten osaumlker naumlr det ovannaumlmnda sambandet anvaumlnds
Plattors saumlttningar
En plattas saumlttning beraumlknas som regel genom att man delar in jorden under
plattan i snitt Daumlrefter uppskattas saumlttningen foumlr varje snitt fraringn den beraumlknade
spaumlnningsoumlkningen i jorden enligt Boussinesqs spaumlnningsekvation och fraringn jorshy
dens kompressionsmodul Kompressionsmodulen erharinglls ur resultaten fraringn
trycksondering kompressometerfoumlrsoumlk enligt SGI pressiometerfoumlrsoumlk eller
oumldometerfoumlrsoumlk Vanligtvis bestaumlms kompressionsmodulen med flera olika
metoder Den baumlsta uppskattning av saumlttningarnas storlek i kohesionsjord ershy
haringlls som regel fraringn oumldometer- och pressiometerfoumlrsoumlk Resultaten fraringn
kompressometer- och pressiometerfoumlrsoumlk blir osaumlkra foumlr sand och grus under
grundvattenytan Denna osaumlkerhet foumlrorsakas fraumlmst av svaringrigheter att erharinglla
ostoumlrda prover foumlr kompressometerfoumlrsoumlken och att foderroumlr eller borrvaumltska
(bentonit) erfordras foumlr att haringlla borrharinglet oumlppet vilket kan paringverka pressioshy
meterresultaten Foumlr sand och grus under grundvattenytan torde en saumlttningsshy
beraumlkning baserad paring resultat fraringn trycksondering ge en baumlttre oumlverensstaumlmmelshy
se med uppmaumltta saumlttningar aumln kompressometer- eller pressiometerfoumlrsoumlk
Det existerar foumlr naumlrvarande tre olika metoder foumlr att beraumlkna saumlttningar i sand
ur resultaten fraringn sonderingsfoumlrsoumlk naumlmligen Meyerhofs metod Buisman-De
Beers metod och Schmertmanns metod
Me_yerhofs metod Denna metod (Meyerhof 1965) foumlr beraumlkning av saumlttningar i
friktions jord baseras paring det samband mellan grundtryck saumlttning och resultat
fraringn Standard Penetration Test (SPT-foumlrsoumlk) som foumlreslagits av Terzaghi amp
Peck (1948) Meyerhof utgaringr ifraringn att qstatt = 0 4 N daumlr qstatt aumlr spetsmot-2 ~es ~es
staringndet (MNm ) vid statisk sondering och N (antal slag30 5 cm sjunkning) aumlr
sondmotstaringndet vid SPT-foumlrsoumlk Meyerhof foumlreslaringr foumlljande ekvationer foumlr beshy
raumlkning av det tillaringtna grundtryck som motsvarar en uppskattad stoumlrsta totalshy
saumlttning av 2 5 cm och en uppskattad stoumlrsta saumlttningsskillnad av 1 8 cm
stat qspets
qtill = foumlr B ~ 12 m och30
stat (1 + 0 3 ) 2 qspets B
foumlr B gt 12 m50
43
eller
stat qspets
qtill = foumlr plattor med normal bredd40
daumlr B aumlr plattbredden (m) och qstatt aumlr det genomsnittliga spetsmotstaringndet fraringn spe s
grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup som motsvarar plattbredden B Tillaringtet
grundtryck reduceras med 50 om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen vid eller oumlver
grundlaumlggningsnivaringn Om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen mellan grundlaumlggningsshy
nivaringn och ett djup 15 B under grundlaumlggningsnivaringn reduceras det tillaringtna grundshy
trycket raumltlinjigt
Det aumlr av intresse att jaumlmfoumlra de uttryck som foumlreslagits av Meyerhof med
Sanglerats ovannaumlmnda tumregel Man kan se att den sistnaumlmnda ger en tillaringten
grundparingkaumlnning som aumlr tre till fyra garingnger stoumlrre aumln den som erharinglls enligt
Meyerhofs mera noggranna beraumlkningsmetod Det boumlr dock paringpekas att Terzaghi
och Pecks beraumlkningsmetod som Meyerhofs metod grundar sig paring i genomsnitt
ger en saumlttning som aumlr ca 30 till 50 av den uppskattade maximala totalsaumlttshy
ningen (25 cm) Jaumlmfoumlrelser av Schmertmann (1970) mellan beraumlknade och uppshy
maumltta saumlttningar visar att saumlttningarna fraumlmst foumlr smaring plattor oumlverskattas enligt
Meyerhofs beraumlkningsmetod medan saumlttningarna foumlr stora plattor kan undershy
skattas Sanglerats tumregel torde daumlrfoumlr ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnning
Buisman-De Beers metod Vid beraumlkningar av saumlttningar i friktionsjord fraumlmst
foumlr loumlst lagrad sand utgaringr man i Holland och Belgien fraringn den konventionella
ekvationen
Lih C C log ( v o
I
~ Ao)h= 1 + e oo0
daumlr (Lihh) aumlr jordens relativa hoptryckning C och e aumlr jordens kompressions-c 0
index resp portal o och Licr aumlr effektivtrycket foumlre belastning resp effektiva 0
spaumlnningsoumlkningen Denna ekvation kan omskrivas till
I I
aringh = 23 1 (cro +10)h C og
00
daumlr C aumlr en koefficient som aumlr lika med 2 3 (1 + e )C Naumlr spaumlnningsoumlkningen0 C
1 o aumlr liten i foumlrharingllande till u kan ovanstaringende ekvation foumlrenklas till 0
44
1h I 1- = ~ o C Cl = 11v Mh 0
daumlr M aumlr den s k kompressionsmodulen Ovanstaringende ekvation angavs foumlrst av
Buisman (De Beer 1967)
Vid saumlttningsberaumlkningar enligt Buisman-De Beers metod antas att spaumlnningsshy
foumlrdelningen under en belastad platta aumlr jaumlmn Foumlr en stel platta motsvarar
medelsaumlttningen den som beraumlknas foumlr en boumljlig platta med konstant kontakttryck
i den karakteristiska punkten Vidare bortses fraringn de deformationer som erharinglls
under den nivaring daumlr spaumlnningsoumlkningen i jorden aumlr mindre aumln 10 av det ursprungshy
liga oumlverlagringstrycket
Buisman (De Beer 1967) har foumlreslagit foumlljande samband mellan kompressionsshy
modulen M och spetsmotstaringndet som aumlr baserat paring elasticitetsteorin
= M = 1 5 qstat spets
Aumlven Verheyden (1955) De Beer amp Martens (1957) och Webb (1970) har diskuteshy
rat det av Buisman foumlreslagna sambandet Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1964) och
Schmertmann (1970) visar att Buisman-De Beers metod oumlverskattar saumlttningarshy
nas storlek med ca 100 (Buisman-De Beers metod ger saringledes resultat som
ligger paring den saumlkra sidan) Det skulle vara moumljligt enligt Meyerhof (1964) att
oumlka det antagna vaumlrdet paring kompressionsmodulen M fraringn 15 qstatt till spe s 1 9 qstatt utan att den maximala saumlttningen blir stoumlrre aumln 2 5 cmspe s
Enligt Bachelier amp Parez (1965) Gielly et al (1970) och Sanglerat (1972) kan
ovanstaringende ekvation foumlr kompressionsmodulen omskrivas till
stat ca~ = M = ex qspets
daumlr ex aumlr en koefficient som aumlr beroende av den omgivande jordens egenskaper
st 2Sanglerat har paringpekat att koefficienten ex foumlr q att gt 2 MNm i stort sett aumlr obeshyspe s roende av jordmaterialet Sanglerat anger foumlljande vaumlrden paring koefficienten a vid beraumlkning av plattors saumlttning vid en spaumlnningsoumlkning i jorden av ca 100 kNm2
45
Tabell 5 Koefficienten a vid olika jordmaterial (efter Sanglerat 1972)
oJord Sondmotstand q stat
t Koefficienten a spe s MNm
2
Laringgplastisk lera lt 0 7 3 11 s 071120 2 11 5
gt 20 1 11 2 5
Laringgplastisk silt gt 20 3El6
lt 20 1 El 2
Houmlgplastisk lera gt 20 2 11 6
och silt lt20 1 a 2
Sand lt50 2
gt 100 15
Krita 201130 2 a 4
gt30 15 a 3
Foumlrsoumlksresultat publicerade av Bachelier amp Parez (1965) och av Meigh amp
Corbett (1970) pekar paring att de av Sanglerat angivna vaumlrdena paring a aumlr av raumltt
storleksordning och att dessa kan anvaumlndas foumlr grova oumlverslagsberaumlkningar
Stor foumlrsiktighet boumlr iakttas speciellt naumlr dessa samband anvaumlnds vid loumls lera
eller silt saumlrskilt om dessa jordar inneharingller organiskt material
Vesic (1970 a) har foumlr friktionsjord foumlreslagit foumlljande uttryck foumlr kompressionsshy
modulen M som tar haumlnsyn till friktionsjordens relativa lagringstaumlthet och spetsshy
motstaringndet
M = 2 (l + D2) stat r qspets
Enligt detta uttryck varierar koefficienten a fraringn 2 foumlr loumlst lagrad sand till 4 foumlr
fast lagrad sand
Aumlven Thomas (1968) har bl a funnit att det foumlr torr sand finns ett klart samband
mellan kompressionsmodul och sondmotstaringnd som aumlr oberoende av oumlverlagrings -
tryck partikelform och gradering Foumlrsoumlk utfoumlrda av Schultze amp Melzer (1965)
visar daumlremot att kompressionsmodulen foumlrutom sondmotstaringndet aumlven varierar
med oumlverlagringstrycket
46
Muhs amp Weiss (1971) anger foumlljande samband mellan kompressionsmodulen M 2 stat 2 stat 2o(MNm ) och sondmotstandet q t (MN m ) vid q t gt 3 0 MN m spe s spe s
M = 265 + 28 qstat spets
Van Wambeke (1962) har jaumlmfoumlrt resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och pressioshy
meterfoumlrsoumlk Kvoten kompressometermodul och sondmotstaringnd (E qstatt ) var p spe s ca 2 3 foumlr silt och 1 1 foumlr sand J ezequel amp Goulet (1965) erhoumlll foumlr sand ett
vaumlrde paring denna kvot som var 2 0
Schmertmanns beraumlkningsmetod Teoretiska beraumlkningar och foumlrsoumlk har visat
att deformationen i friktionsjord ej aumlr stoumlrst omedelbart under en belastad
platta saringsom antas vid Buismans metod Vid foumlrsoumlk utfoumlrda exempelvis av
Eggestad (1963) erhoumllls den stoumlrsta vertikala deformationen paring ett avstaringnd under
en belastad platta som motsvarade 75 av plattbredden Foumlrsoumlken visade dessshy
utom att deformationen foumlr sand mer var beroende av skjuvspaumlnningsoumlkningen i
jorden aumln av oumlkningen av det vertikala oumlverlagringstrycket
Saumlttningen ouml foumlr en belastad platta kan enligt Schmertmann (1970) beraumlknas ur
ekvationen
I ~ LizM
daumlr Iz aumlr en influensfaktor Li p aumlr belastningsoumlkningen vid grundlaumlggningsnivaringn
samt c1 och c2 aumlr koefficienter som tar haumlnsyn till oumlverlagringstrycket vid
grundlaumlggningsnivaringn resp krypning i jorden Dessa tvaring koefficienter erharinglls ur
ekvationerna
Po C =1-05-
1 p
daumlr p aumlr det effektiva oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn foumlre belastshyo ning och
tc2 = 1 + 02 log lt01)
daumlr t aumlr tiden efter belastning i aringr
47
Schmertmann foumlreslaringr paring grundval av belastningsfoumlrsoumlk sambandet
M = stat2 qspets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet bestaumlmt med hollaumlndsk sond spe s
fraringn grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup 2 B under denna Varierar sondmot-
staringndet indelas jorden under en platta foumlrst i olika snitt varefter saumlttningen
mellan tvaring snitt uppskattas med hjaumllp av influensvaumlrdet i fig 5 Enligt
Schmertmann (1970) behoumlvs ingen korrektion goumlras foumlr den belastade ytans
form vid beraumlkning av saumlttningarna Foumlrsoumlksresultat pekar naumlmligen paring att
plattformen ej har naringgon stoumlrre inverkan paring saumlttningarnas storlek i friktionsshy
jord Schmertmanns beraumlkningsmetod ger dock foumlr stora saumlttningar vid foumlrbeshy
lastad sand
Schmertmanns metod liknar Buisman-De Beers metod genom att jordens
kompressibilitet antas vara proportionell mot sondmotstaringndet Den saumlttning
som erharinglls enligt Schmertmanns beraumlkningsmetod blir emellertid laumlgre aumln
Buisman-De Beers metod eftersom ett houmlgre vaumlrde anvaumlnds paring kompressionsshy
modulen M och jordens deformation naumlrmast den belastade plattan antas vara
liten
Dimensionering av paringlar och paringlgruwer med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering vid dimensionering av paringlar har sedan 1940-talet anvaumlnts i
Holland (Huizinga 1948 och 1951) och i Belgien (Verdeyen 1953) Aumlven i
Sydafrika har metoden faringtt anvaumlndning (Kantey 1951) liksom i Turkiet
(Artikoglu 1961) och Jugoslavien (Bogdanovic 1961) Anvaumlndning av statisk
sondering i USSR foumlr dimensionering av paringlar har diskuterats av Shashkov (1965)
En sammanfattning av beraumlkningsmetoder foumlr paringlar har gjorts av Broms (1965)
Statisk sondering anvaumlnds aumlven vid bestaumlmning av erforderlig paringllaumlngd i Holland
Belgien och Frankrike I Holland har sondering ocksaring utnyttjats foumlr att uppskatta
motstaringndet under sjaumllva slagningen (van Weele 1961) Nivaring foumlr paringlstopp uppskatshy
tas i vissa fall daumlr det totala sondmotstaringndet vid hollaumlndsk sond aumlr ca 45 a 50 kN
Emellertid torde denna tumregel ge osaumlkra resultat naumlr paringllaumlngden oumlverstiger
12 a 15 m och mantelfriktionen svarar foumlr en relativt stor andel av en paringles baumlrshy
foumlrmaringga
48
lnfluensfaktor 12 I nfluence factor
08
Influens faktor 1215 lnfluence factor
20 -------------------
Fig 5 Antagen influensfaktor (efter Schmertmann 1970)
Assumed influence factor (after Schmertmann 1970)
0 2Spetsmotstaringnd MN m2 Spetsmotstand MN m Point resistance Point resistance
0~_~10___2~0__300
N Paringld iameter NE E i mm
--0 ~ 50 z 50 - a - a degd6 P1le diameter _ 0 _ ~ in mm - V) ~u V) ~ gt a gt a
5 100 I ~ 5 100 c1omV 1Ol C __ Ol C C a __ 0 C a
-~ O Ou middotc g~Ol _ oshy Ol _
o O -3 i5 150 ~ Paringldiameter ~ ~ 150I _ _ _ a a a aYWj mmIgt gt gt gt o 0 o 0
200~----------~ 200----------
(a) Mycket fast lagring ( b) Fast lagring Very dense Dense
Fig 6 Penetrationsmotstaringnd vid olika diameter och relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance at different pile diameter and relative density (after Kerisel 1957)
49
Det boumlr aumlven observeras vid tillaumlmpning av ovanstaringende grova tumregel att
prefabricerade betongparinglar i Sverige drivs i regel betydligt djupare och haringrdare
aumln vad som aumlr vanligt paring kontinenten Paringlarna drivs ned till saringdana lager som
normalt ej kan narings med trycksondering Detta medfoumlr att statisk sondering vanshy
ligtvis ej anvaumlnds i Sverige till att uppskatta erforderlig paringllaumlngd
Paringlars brottlast
Detaljerade undersoumlkningar angaringende paringlars baumlrfoumlrmaringga har utfoumlrts av Kerisel
(1957 1961 och 1964) Kerisel amp Adam (1969) och av Vesic (1963 1964 1970 a
och 1970b) Kerisel har undersoumlkt baumlrfoumlrmaringgan hos paringlar och sonder med olika
diameter (35 45 110 216 och 320 mm) medan Vesi6s foumlrsoumlk i huvudsak varit
begraumlnsade till paringlar med 100 mm diameter Vid baringde Kerisels och Vesics foumlrshy
soumlk maumlttes mantel- och spetsmotstaringnd separat
I fig 6 7 och 8 visas spetsmotstaringndets variation vid sondering och paringlning i
friktionsjord vid varierande relativ lagringstaumlthet Under ett visst kritiskt djup
(ca 2 a 4 m foumlr det visade fallet i fig 8a) var spetsmotstaringndet konstant och
oberoende av djupet under markytan Vid fast lagrad sand uppnaringdde exempelshy
vis Kerisel maximalt penetrationsmotstaringnd paring 1 5 m djup (1gt = 45 mm) medan
det maximala spetsmotstaringndet foumlr en paringle med 300 mm diameter uppnaringddes
foumlrst paring 15 m djup (fig 6) Det kritiska djupet motsvarade ca 10 paringldiametrar
naumlr sanden var loumlst lagrad och ca 20 paringldiametrar naumlr den var fast lagrad En
betydligt stoumlrre intraumlngningslaumlngd erfordras saringledes foumlr att uppnaring ett graumlnsvaumlrshy
de om sanden aumlr fast lagrad aumln om lagringstaumltheten aumlr laringg
Haumlvning och sprickbildning erharinglls vid belastning runt en paringle naumlr intraumlngningsshy
djupet aumlr mindre aumln det kritiska Naumlr det kritiska djupet oumlverskrids upptraumlder
inga ytterligare foumlraumlndringar vid ytan
I fig 9 visas brottzonens utstraumlckning laumlngs en belastad paringle naumlr brott antas
ske laumlngs en spiralformad brottyta Man kan se att brottzonens laumlngd laumlngs
paringlen oumlkar med oumlkad inre friktionsvinkel foumlr den omgivande jorden Vid 1gt = 25deg
motsvarar brottzonens utstraumlckning ca sex paringldiametrar och vid 40deg ca 21 paringlshy
diametrar Brottzonens form och utstraumlckning har diskuterats bl a av
l 1Ierminier (1953) och De Beer (1961)
Vid beraumlkning av spetsmotstaringndet foumlr paringlar i sand anvaumlnds i Holland det genom-
50
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
2 3 4 5 6 7
Fastbull Oense
E 0 bull 0
c -Faumlltfoumlrsoumlkg-~ 2 middot~ (IJ
0 bull ( Loumlst Lagrad 0
00 fuktig sond)
0
0 Field tests o
Normal l~ose moist sond) 3
0 I 0
Loumls Loose
4
Fig 7 Variation av spetsmotstaringndet vid varierande djup (efter VesW 1964)
Variation of point resistance of pile at different depths (efter VesW 1964)
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
0 10 20 0 10 20 30
06m
Sond 2 o 4m Probe
Paringlegt~ (6 36cm)
Pile
c 0 0
o~ Paringle
A
__
gt6m
(111 36cm)
Pile
(o) Fast logri ng ( b) Mycket fast lagring Oense Very dense
Fig 8 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnd foumlr paringle och sondshymotstaringnd (efter De Beer 1961)
Comparison between the point resistance of a pile and penetration resistance (after De Beer 1961)
51
snittliga sondmotstaringndet inom ett omraringde som straumlcker sig en paringldiameter under
paringlspetsen och 3 75 paringldiametrar oumlver paringlspetsens nivaring (van der Veen amp
Boersma 1957) En ytterligare faktor att beakta vid dimensionering av slagna
paringlar aumlr den packning som sker under nedslagningen Plantema amp Nolet (1957)
fann fraringn foumlrsoumlk med betongparinglar i sand att slagningen hade foumlrorsakat en packshy
ning ned till ca 1 m djup under paringlspetsen Motstaringndet vid sondering och spetsshy
motstaringndet foumlr en paringle visas i fig 10 foumlr ett skiktat material Sondmotstaringndet
oumlkar redan innan sonden traumlnger ned i det underliggande fastare materialet
beroende paring att brottytan i jorden straumlcker sig ca 15 paringldiametrar under paringlshy
spetsen Weiss (1964) rapporterar en inverkan redan paring 05 m avstaringnd oumlver ett
loumlsare skikt foumlr en trycksond med 36 mm diameter
Paring samma saumltt paringverkar ett ovanliggande loumlsare lager spetsmotstaringndet naumlr sonshy
den eller paringlen har traumlngt ned i ett underliggande fastare lager beroende paring att
brottytorna naringr aumlven ovanfoumlr paringlspetsen Denna effekt oumlkar med oumlkad sondshy
eller paringldiameter Variationer i lagringstaumlthet ger saringledes upphov till stoumlrre
variationer i spetsmotstaringnd foumlr en sond aumln foumlr en paringle beroende paring skillnader i
diameter
Dimensionering av paringlar slagna i friktionsjord sker i Holland som regel med
hjaumllp av trycksondsresultat Spetsmotstaringndet hos en paringle antas daumlrvid motsvara
sondmotstaringndet Vid beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan (brottlasten) bortser man som
regel fraringn mantelfriktionen V al av saumlkerhetsfaktor har diskuterats bl a av van
der Veen (1953) Normalt anvaumlnds en saumlkerhetsfaktor F = 20 a 25 (Verheyden
1955 van der Veen amp Boersma 1957)
Vid belastningsfoumlrsoumlk med 25 paringlar erhoumlll Huizinga (1948) en brottlast som
varierade mellan 100 och 150 av sondmotstaringndet Van der Veen amp Boersma
erhoumlll vid 15 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar en brottlast varierande mellan 5 0
och 150 Genomsnittsvaumlrdet motsvarade det uppmaumltta sondmotstaringndet
Skillnaden mellan paringlars spetsmotstaringnd och sondmotstaringndet oumlkar med oumlkat 2sondmotstaringnd Vid ett sondmotstaringnd laumlgre aumln 7 5 MNm har Fram (1948) och
Plantema (1948) rapporterat god oumlverensstaumlmmelse mellan sondmotstaringnd och
paringlars spetsmotstaringnd medan en skillnad erhoumllls naumlr sondmotstaringndet oumlversteg
detta vaumlrde Kerisels undersoumlkningar (Kerisel 1961) visar att spetsmotstaringndet
per ytenhet minskar med oumlkad spetsdiameter Liknande resultat har rapporteshy
rats av van der Veen (1953)
52
D ++-
25 D
r () 20 D r
C () r E
degi C 15 D LogaritmiskE ~ spiral middot-C
() 10 D Logarithmic~--= oc C
C 5D spiral c
C C -~ () 0 Cl 0
5 D
Fig 9 Utstraumlckning av brottzon laumlngs en belastad paringle
Extent of failure surface for a loaded pile
fe- Sond motstaringnd Penetration resistance of probe
~Spetsmotstaringnd foumlr paringle Point resistance of pi le
c - ---- - C C -~ ()00 - -___ Relativ lagrings-
taumlthet ) middot Relative density
I I _
1(
Fig 10 Sondmotstaringnd och spetsmotstaringnd foumlr paringle vid skiktad jord
Penetration resistance and point resistance of pile for stratified soil
53
Erfarenheterna fraringn trycksondering i Tyskland foumlr dimensionering av paringlar aumlr
ocksaring gynnsamma Petermann (1961) rapporterar god oumlverensstaumlmmelse melshy
lan paringlars baumlrfoumlrmaringga och uppmaumltt sondmotstaringnd Menzenbach (1961) har anashy
lyserat resultaten fraringn 88 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar och jaumlmfoumlrt dessa med
uppmaumltt sondmotstaringnd De slagna paringlarna befanns ha en naringgot houmlgre baumlrfoumlrmaringga
aumln platsgjutna paringlar beroende paring den packning som erharinglls under nedslagningen
av en paringle God oumlverensstaumlmmelse mellan resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och
paringlbaumlrighet erhoumllls naumlr sondmotstaringndet och paringlarean var mindre aumln 10 MNm2
resp 2 000 cm2 Muhs (1961) rapporterar att spetsmotstaringndet foumlr en paringle vid
fast och mycket fast lagrad sand (qstatt gt 18 MNm2) kan vara betydligt laumlgrespe s
aumln sondmotstaringndet
Pellegrino (1961) rapporterar att resultaten fraringn belastningsfoumlrsoumlk paring paringlar
slagna i jord av vulkaniskt ursprung (vulkanisk aska o dyl) och resultat fraringn
sonderingsfoumlrsoumlk staumlmde vaumll oumlverens fraumlmst oumlver grundvattenytan Ocksaring
Jezequel amp Goulet (1965) har funnit god oumlverensstaumlmmelse mellan paringlbaumlrighet
och sonderingsmotstaringnd Avvikelsen mellan uppmaumltt och beraumlknad brottlast
var vid dessa foumlrsoumlk 15 till 20 Aumlven Artikoglu (1961) rapporterar positiva
erfarenheter mellan sondmotstaringndet bestaumlmd med hollaumlndsk sond och paringlars
baumlrfoumlrmaringga Paringlarna hade vid dessa foumlrsoumlk slagits genom ett lerlager ned till
ett underliggande sand- och gruslager Goda erfarenheter med hollaumlndsk sond
rapporteras aumlven fraringn Jugoslavien (Bogdanovi6 1961)
Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1965) mellan mantelmotstaringndet hos en paringle (fparinglet )mane1
och en sond (ftel) visar att kvoten varierar mellan omkring 1 25 och 3 0
Ett genomsnittsvaumlrde representerar sambandet
fparingle = 2 fstat mantel mantel
Begemann (1965 b) paringpekar dock att mantelfriktionen foumlr en paringle i ren sand
endast aumlr 50 av den som uppmaumlts med friktionshylsan till den hollaumlndska
trycksonden Denna effekt aumlr troligtvis foumlrorsakad av friktionshylsans utformshy
ning och av hur mantelfriktionen beraumlknas saringsom paringpekats i det foumlregaringende
Belastningsfoumlrsbk med paringlar (Meyerhof 1956) visar att
fparingle = 0 005 stat mantel qspets
54
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet fraringn markytan ned till paringlspet-spe s sens nivaring Spridningen i foumlrsoumlksresultat aumlr stor varfoumlr det av Meyerhof foumlreslag-na sambandet maringste anvaumlndas med foumlrsiktighet Mohan et al (1963) har emellershytid funnit att mantelfriktionen foumlr platsgjutna paringlar kan vara saring stor som ca 2 av det uppmaumltta spetsmotstaringndet vid trycksondering
Foumlr platsgjutna Frankiparinglar som allmaumlnt anvaumlnds bl a i Brasilien tillaringts vanshyligtvis enligt Costa Nunes (1961) ett grundtryck qtill = qstatt 6 foumlr sand och
tt ~es qtill = qp~ts8 foumlr lera
Foumlr kohesionsjord kan spetsmotstaringndet foumlr en paringle generellt beraumlknas ur ekvashytionen
aringl qp e = cN + p
spets c o
Normalt antas att N = 9 Foumlrsoumlksresultat visar emellertid att baumlrfaktorn NC C minskar naringgot med oumlkad paringldiameter
Mantelkohesionen fparinglet kan beraumlknas ur ekvationen mane1
fparingle = ~ C mantel u
Koefficienten ~ aumlr beroende av paringlmaterialet paringltypen (slagen eller platsgjuten paringle) och av paringlformen (rak eller konisk) saringsom diskuterats av bl a Broms (1965) och ~ minskar med oumlkad skjuvharingllfasthet c u
Paringlars saumlttnhYL
Paringlars saumlttning i sand kan enligt Vesiouml (1967 och 1970 a) och Jezequel amp Goulet (1965) uppskattas paring liknande saumltt som saumlttningen foumlr plattor Jorden under en paringle indelas daumlrvid i snitt och spaumlnningsfoumlrdelningen beraumlknas ur Boussinesqs spaumlnningsekvation Kompressionsmodulen M erharinglls enligt Vesiouml ur uttrycket
daumlr q aumlr paringlens spetsmotstaringnd Koefficienten ~ varierar mellan 6 och 9 foumlr0
platsgjutna paringlar och mellan 25 och 50 foumlr slagna eller nedpressade paringlar
55
Emellertid kan ~ paringverkas av paringldiametern saringsom paringpekats av Vesic Foumlr slagshy
na paringlar har foumlljande samband foumlreslagits
2M = 25 q (1 + D )
o r
och foumlr platsgjutna paringlar
2M = 5 5 q (1 + D )
o r
Skillnaden i koefficienten p mellan platsgjutna paringlar och slagna paringlar pekar paring
den stora inverkan som slagningen har paring lagringstaumltheten hos den omgivande
friktionsjorden Plantema amp Nolet (1957) observerade fraringn sonderingsfoumlrsoumlk att
jorden efter slagning av betongparinglar hade erharingllit en oumlkad lagringstaumlthet ned till
2 5 m under paringlspetsen Runt de slagna paringlarna observerades en packning upp
till 1 0 m fraringn paringlarnas yta
Foumlr paringlar slagna i lera beraumlknas saumlttningarna paring samma saumltt som foumlr plattor
Jorden under paringlgruppen delas in i snitt Saumlttningen foumlr varje snitt beraumlknas
Vid beraumlkningarna antas lasten fraringn paringlgruppen oumlverfoumlras till den omgivande
jorden vid paringlgruppens nedre tredjedelspunkt
Kontroll av jordpackning medelst trycksondering
Under senare aringr har statisk sondering anvaumlnts i allt stoumlrre utstraumlckning vid
kontroll av packade fyllningar av fraumlmst friktionsmaterial Vid uppraumlttandet av
en packningsspecifikation maringste haumlnsyn tas till oumlkningen av sondmotstaringndet med
djupet naumlrmast markytan
Hollaumlndsk sond anvaumlndes tex vid kontroll av fyllningen foumlr landningsbanorna vid
den nya flygplatsen i Leopoldville (Verheyden 1955)
Sanglerat (1972) anger flera exempel paring packade grusfyllningar avsedda som
undergrund foumlr byggnader som kontrollerats genom sondering I Sydafrika har
statisk sondering anvaumlnts foumlr packningskontroll vid vibroflotation (Webb amp Hall
1969) I fig 11 visas ett exempel paring den aumlndring av sondmotstaringndet som erhoumllls
vid packning med vibroflotation i en siltig finsand Avstaringndet mellan vibroflotashy
tionspunkterna var 1 8 m
56
0 2Sondmotstand MNm
Djup Jord Penetration m Soil resistanceDepth 0 5 10 15
__Ljusbrun finsand -shy_gtLight brown middot2 lt--Efter vibroflotationfine sand ( After vibroflotation _3 Ljusbrun sil tig 4 fin sand
I 5 Light brown middot
sil ty fine
6 sand gt L------------LLLltcL__C~ Foumlre vibroflotation
Before vibroflotation
Fig 11 Packningskontroll med hollaumlndsk sond vid vibroshyflotation (efter Webb amp Hall 1969)
Compaction control with Dutch cone penetrometer at vibroflotation (after Webb amp Hall 1969)
57
Costa Nunes amp Porto (1965) anger ett fall daumlr hollaumlndsk sond anvaumlndes foumlr att
kontrollera packningen vid Frankis sandpelarmetod Daumlrvid packas loumls sand
genom att man foumlrst slaringr ned ett staringlroumlr i jorden Roumlret fylls sedan med sand
allteftersom det dras upp
Sammanfattning
Trycksondering anvaumlnds i stor utstraumlckning i Holland Belgien och Frankrike
och aumlven i andra delar av vaumlrlden vid dimensionering av plattor och paringlar grundshy
lagda paring friktionsmaterial I Sverige har trycksondering ej anvaumlnts i naringgon
stoumlrre utstraumlckning vid beraumlkning av plattors eller paringlars baumlrfoumlrmaringga eller
saumlttning Ur sonderingsresultaten aumlr det moumljligt att bestaumlmma jordlagerfoumlljden
och jordlagrens relativa lagringstaumlthet Jordlagrens sammansaumlttning kan ofta
uppskattas om spetsmotstaringnd och mantelfriktion maumlts samtidigt eftersom kvoten Ifstat statt 1 ok d ok d fmJord halt D t ar d t middot1middot t
l q som rege arme a middot s e essu om moJ 1gmante spe s att grovt uppskatta kohesionsjords skjuvharingllfasthet ur sondmotstaringndet Emeller-
tid paringverkas sondmotstaringndet av lerans sensitivitet vilket foumlrsvaringrar utvaumlrderingen
Fraumlmst plattors saumlttning i friktionsjord kan beraumlknas ur resultaten fraringn tryckshy
sondering enligt principer som foumlreslagits av Meyerhof (1965) De Beer
(1945) och Schmertmann (1970) Foumlrsoumlksresultat visar god oumlverensstaumlmmelse
med Schmertmanns beraumlkningsmetod medan Buisman-De Beers metod oumlverskatshy
tar saumlttningarnas storlek Trycksondering kan som regel ej anvaumlndas vid beraumlkshy
ning av plattors saumlttning i kohesionsjord
Vid beraumlkning av paringlars baumlrfoumlrmaringga antas att spetsmotstaringndet motsvarar sondshy2motstaringndet naumlr detta aumlr mindre aumln ca 10 MNm och paringldiametern aumlr mindre aumln
ca 50 cm Trycksondering kan dessutom anvaumlndas vid packningskontroll av fyllshy
ningar och naturligt lagrad jord
Summary
Static sounding methods are used existensively in Holland Belgium and France
and also in other parts of the world to estimate the bearing capacity and settleshy
ment of slabs and piles on cohesionless soils In Sweden static soundings are not
commonly used to calculate the bearing capacity and the settlements of slabs and
58
of piles It is possible to estimate from penetration tests the layer sequence and
the relative density If the skin friction resistance is measured at the same time
as the point resistance it is often possible to estimate the composition of the soil
Measurements indicate that the ratio fstatitc qst~titc increases with increasingman e1 -pom
percentage of fines in the soil It is in addition possible to estimate the shear
strength of cohesive soils from the measured penetration resistance However
the penetration resistance is affected by the sensitivity of the soil which comshy
plicates the evaluation of the test results
The settlement of slabs in cohesionless soils can be estimated from the static
penetration resistance by the methods proposed by Meyerhof (1965)
De Beer (1945) and Schmertmann (1970) Comparisons with test data indicate
that the Schmertmann method gives the best agreement with available test data
and that the Buisman-De Beer method overestimates the settlements Static
soundings can as a rule not be used at calculations of settlements for slabs on
cohesive soils
At the calculation of the bearing capacity of piles it is generally assumed that
the point resistance is approximately equal to the penetration resistance when 2this is less than 10 1VJNm and the pile diameter is less than 50 cm Static
sounding method can also be used to check the compaction of fills and of
naturally deposited soils
Referenser
ANDRESEN A 1969 Trykksondering i Norge Nordiskt sonderingsmoumlte i
Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrel Rapp
No 31 p 91-98 Stockholm
ARTIKOGLU N 0 1961 Determining ultimate bearing capacity of precast
reinforced concrete piles from deep sounding tests in Alsancak Harbour
Proc 5 Inst Conf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 3-9 Paris
BACHELIER M amp PAREZ L 1965 Contribution to the study of soil
compressibility by means of a cone penetrometer Proc 6 Int Conf Soil
MechaFound Engng Vol 2 p 3-7 Montreal
59
DE BEER E E 1945 Etude ltles fondations sur pilotis et ltles fondations
directes Chap II Lappareil de penetration en profondeur Ann Trav
Publ Belgique 19453 p 361-388
DE BEER EE 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFound Engng Vol 3 p 250-253 Paris
DE BEER E E 1963 The scale effect in the transposition of the results of
deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson
foundations Geotechnique 13(1963) 1 p 39-75
DE BEER E E 1967 Bearing capacity and settlement of shallow foundations
on sand Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke
Univ April 1965 p 15-33 Durham N Carolina
DE BEER EE amp MARTENS A 1957 Method of computation of an upper
limit for the influence of the heterogeneity of sand layers on the settlement
of bridges Proc4Int Conf Soil MechaFound Engng Vol 1 p 275-282
London
BEGEMANN HKS Ph 1965 a The friction jacket cone as an aid in detershy
mining the soil profile Proc6Int Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 17-20 Montreal
BEGEMANN HKSPh 1965 b The maximum pulling force on a single tension
pile calculated on the basis of results of the adhesion jacket cone Proc 6
IntConf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 229-233 Montreal
BERGDAHL U 1969 Diskussion Sekt III Statisk sondering Nordiskt sonshy
deringsmoumlte i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst Saumlrtro
PrelRapp No 31 p 120-122 Stockholm
BOGDANOVIC L 1961 The use of penetration tests for determining the
bearing capacity of piles Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 2 p 17-22 Paris
BONDARIK GK 1967 Dynamic and static sounding of soils in engineering
geology Trans All-Union Sci Res Inst for Hydrogeol a Engng Geol
New Series No 8 Israel Program for Sci Transl 137 p Jerusalem
60
BROMS B 1965 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden Beraumlkshy
ning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga Stat geot inst Saumlrtr o Prel Rapp
No 9 26 p Stockholm
BUISSON M 1953 Appareils frarnais de penetration enseignements tires des
essais de penetration AnnInst Techn Bat Trav Publ 6(1953)63-64
p 299-304 Sols et Fond No 13
COSTA NUNES A J da 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int
Conf Soil MechaFound EngngVol 3p 257-258 Paris
COSTA NUNES AJ da amp PORTO MJC 1965 Fondations de reservoirs en
sol compacte par le fon~age de pieux de sable Proc6IntConfSoil Mech
aFound Engng Vol 2 p 32-35 Montreal
DAHLBERG R 1972 Sonderingsmotstaringndets beroende av oumlverlagringsshy
trycket - resultat fraringn laboratorie- och faumlltfoumlrsoumlk Vaumlg- o Vattenb
18(1972)5 p 240-243
EGGESTAD A 1963 Deformation measurements below a mode footing on the
surface of dry sand Proc European Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 233-239 Wiesbaden
EIDE O 1956 Baereevne av peler i sand Norges GeotInstPubl No 18
15 p Oslo
FRANX C 1948 The hearing capacity of piles as derived from deep soundings
loading tests and formulae Proc 2 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 4 p 118-121 Rotterdam
GEUZE EC WA 1953 Resultats dessais de penetration en profondeur et
de mise en charge de pieux-modele AnnInst Techn Bat Trav Publ
6(1953)63-64 p 315-319 Sols et Fond No 13
GIELLY J LAREAL P amp SANGLERAT G 1970 Correlations between
in situ penetrometer tests and the compressibility characteristics of soils
ProcConf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc
p 167-172 London
61
l 1IERMINIER R 1953 Remarques sur le poinQonnement continu des sables
et graviers AnnInstTechnBatTravPubl 6(1953)63-64 p 377-385
Sols et Fond No 13
HUIZINGA T K 1948 Some pile driving problems Proc 2 Int Conf Soil
Mech a Found Engng Vol 2 p 185-191 Rotterdam
HUIZINGA T K 1951 Application of results of deep penetration tests to
foundation piles BuildResCongrDiv 1 P3 p 173-179 London
JEZEQUEL J 1969 Les penetrometres statiques Influence du mode demploi
sur la resistance de pointe Bull Lias Lab Rout Ponts et Chauss No 36
p 151-160
JEZEQUEL J amp GOULET G 1965 Essais in situ et fondations sur pieux
BullLiasLabRout Ponts et Chauss No 12 p 31-316
KAHL H amp MUHS H 1952 Uber die Untersuchung des Baugrundes mit einer
Spitzendrucksonde Bautechnik 29(1952)4 p 81-88
KAHL H MUHS H amp MEYER W 1968 Ermittlung der Groumlsse und des
Verlaufs des Spitzendrucks bei Drucksondierungen in ungleichfoumlrmigem
Sand in Sand-Kies-Gemischen und in Kies Mitt Deutsch Forsch ges
Bodenmech (Degebo) TechnUniv Berlin H 21 p 1-36
KALLSTENIUS T 1969 Trycksondering i Sverige Nordiskt sonderingsmoumlte
i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrelRapp
No 31 p 99-114 Stockholm
KANTEY BA 1951 Significant developments in sub-surface explorations for
piled foundations Trans South African Inst Civ Engrs 1(1951) 6 p 159-185
KERISEL J 1957 Contribution a la determination experimentale des reactions
dun milieu pulverulent sur une fondation profonde Proc4Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 1 p 328-334 London
KERISEL J 1961 Fondations profondes en milieux sableux variation de la
force portante limite en fonction de la densite de la profondeur du diametre
et de la vitesse denfoncement Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng
Vol 2 p 73-83 Paris
62
KERISEL J 1964 Deep foundations basic experimental facts Proc North middot
American Conf Deep Found Vol 1 p 5-44 Mexico
KERISEL J amp ADAM M 1969 Charges limites dun pieu en milieux argileux
et limoneux Proc 7 Int ConfSoil Mech aFound Engng Vol 2 p 131-139
Mexico City
KERISEL J l 1IERMINIER R amp TCHENG Y 1965 Resistance de pointe en
milieuCpulverulents de serrages divers Proc6IntConf Soil Mecha
Found Engng Vol 2 p 265-269 Montreal
LADANYI B amp EDEN W J 1969 Use of the deep penetration test in sensitive
clays Proc7IntConfSoil MechaFound Engng Vol 1 p 225-230
Mexico City
MEIGH A C amp CORBETT BO 1970 A comparison ofin situ measurements
in a soft clay with laboratory tests and the settlement of oil tanks Proc
Conf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc p 173-179
London
MENZENBACH E 1961 The determination of permissible point loads of piles
by means of static penetration tests Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 99-104 Paris
MEYERHOF GG 1951 The ultimate bearing capacity of foundations Geotechshy
nique 2(1951)4 p 301-332
MEYERHOF G G 1956 Penetration tests and bearing capacity of cohesionless
soils J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 82(1956)SMl 19 p
MEYERHOF GG 1964 Theoretical analysis on bearing capacity and horizonshy
tal and vertical movements of deep foundations in comparison with field
experience General report Proc North American Conf Deep Found
Vol 2 p 415-420 Mexico
MEYERHOF GG 1965 Shallowfoundations J Soil MechaFoundDiv Proc
ASCE 91(1965)SM2 p 21-31
MOHAN D JAIN G S amp KUMAR V 1963 Load bearing capacity of piles
Geotechnique 13(1963)1 p 76-86
63
MURS R 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf Soil Mech
aFound Engng Vol 3 p 272-273 Paris
MURS R 1966 On the point-resistance of soundings in ununiform cohesionless
soils Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 3 p 504-506
Montreal
MURS R amp WEISS K 1971 Untersuchung von Grenztragfaumlhigkeit und Setzungsshy
verhalten flackgegrtindeter Einzelfundamente in ungleichfoumlrmigen nichtshy
bindigen Boden Mitt Deutsch Forsch ges Bodenmech (Degebo) Techn
Ulliv Berlin R 26 39 p
PELLEGRINO A 1961 Discussion on Piled foundations Proc5IntConf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p273-275 Paris
PETERMANN A 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p248-250 Paris
PLANTEMA G 1948 Results of a special loading-test on a reinforced concrete
pile a so-called pile sounding interpretation of the results of deep-soundshy
ings permissible pile loads and extended settlement observations Proc 2
IntConfSoil MechaFoundEngng Vol4 p 112-118 Rotterdam
PLANTEMA G amp NOLET CA 1957 Influence of pile driving on the sounding
resistance in a deep sand layer Proc 4 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 52-55 London
RAEDSCRELDERS RM 1961 Discussion Proc5IntConfSoil Mecha
Found Engng Vol 3 p 275-277 Paris
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Elsevier Publ
Co Amsterdam 464 p
SCRMERTMANN J R 1970 Static cone to compute static settlement for sand
JSoil MechaFoundDiv Proc ASCE 96(1970)SM3 p 1011-1043
SCRULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 1 p 354-358 Montreal
64
SHASHKOV SA 1965 Investigation of pile resistance by combined sounding
Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 2 p 314-318 Montreal
TERZAGHI K 1943 Theoretical soil mechanics John Wiley amp Sons Inc
New York 510 p
TERZAGHI K amp PECK R B 1948 Soil mechanics and engineering practice
John Wiley amp Sons Inc New York 423 p
THOMAS D 1965 Static penetration tests in London Clay Geotechnique 15
(1965)2 p 174-179
THOMAS D 1968 Deep sounding test results and the settlement of spread
footing on norrnally consolidated sand Geotechnique 18(1968) 4 p 472-488
WAMBEKE A van 1962 Methodes dinvestigation des sols en place Etude
d~une compagne d~essais comparatifs Sols-Soils 1(1962)2 p 9-16
WEBB DL 1970 Settlement of structures on deep alluvial sandy sediments
in Durban South Africa Proc Conf In Situ Investigations in Soils a
Rocks British GeotSoc p 181-220 London
WEBB DL amp HALL RI 1969 Effects of vibroflotation on clayey sands
J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 95(1969)SM6 p 1365-1378
WEELE AF van 1961 Deep sounding tests in relation to the driving resistshy
ance of piles Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng Vol2 p165-169
Paris
VEEN C van der 1953 The hearing capacity of a pile Proc 3 Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 2 p 84-90 Ztirich
VEEN C van der amp BOERSMA L 1957 The hearing capacity of a pile
predetermined by a cone penetration test Proc 5 Int Conf Soil Mech a
FoundEngng Vol 2 p 72-75 Paris
WEISS K 1964 Neuere Erkenntnisse mit Spitzendrucksonde Vortraumlge der
Baugrundtagung 1964 in Berlin Deutsche Gesellschaft foumlr Erd- und Grundshy
bau H 20 p 227-277
65
VERDEYEN J 1953 Determination de la charge portante de pieux en beton
arme au port petrolier dAnvers AnnInst Techn Bat Trav Publ 6
(1953)63-64 p 291-296 Sols et Fond No 13
VERHEYDEN A 1955 Dutch penetrometer tests in the Belgian Congo Proc 1
South Afric Reg Conf Soil MechaFoundEngng Vol 1 p 308-314
VESIC AS 1963 Bearing capacity of deep foundations in sand Highw Res
Rec No 39 p 112-153
VESIC A S 1964 Investigations of hearing capacity of piles in sand Proc
North American ConfDeep Foundations Vol 1 p 197-224 Mexico City
VESIC AS 1967 llltimate loads and settlements of deep foundations in sand
Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke Univ
April 1965 p 53-68 Durham N Carolina
VESIC A S 1970 a Load transfer in pile-soil systems Ur Design and
Installation of Pile Foundations and Cellular Structures Ed H Y Fang
och T D Dismuke p 47-73
VESIC A S 197 O b Tests on instrumented piles Ogeechee River Site J Soil
MechaFound DivProc ASCE 96(1970)SM2 p 561-584
67
TRYCKSONDERING I FRIKTIONSMATERIAL - RESULTAT AV LABORATORIEshyFOumlRSOumlK
Civilingenjoumlr Ulf Bergdahl Orrje amp Co - Scandiaconsult )
Nedan skall i korthet redogoumlras foumlr resultaten fraringn vissa sonderingsundersoumlkshy
ningar som utfoumlrts vid Tekniska Houmlgskolan i Stockholm med bidrag fraringn
Statens Raringd foumlr Byggnadsforskning Syftet med undersoumlkningen har varit att
klargoumlra hur olika egenskaper hos friktionsmaterial paringverkar sonderingsmotshy
staringndet foumlr naringgra olika sonderingsutrustningar varav dock endast foumlrsoumlken
med trycksond redovisas haumlr nedan Med haumlnsyn till det stora antal provningar
som var oumlnskvaumlrt besloumlts att utfoumlra foumlrsoumlken paring laboratorium i liten skala
Resultaten kan daumlrfoumlr ej direkt oumlversaumlttas till faumlltfoumlrharingllanden men redovisade
relationer boumlr gaumllla aumlven vid ordinaumlra faumlltundersoumlkningar
Sandmaterial
Foumlr undersoumlkningen har anvaumlnts tre sandtyper som benaumlmns G 12-sand Husbyshy
sand och Baskarpsand I fig 1 visas kornfoumlrdelningen foumlr de olika sandmateshy
rialen som i korthet kan beskrivas paring foumlljande saumltt
G 12-sanden aumlr en havssand som huvudsakligen bestaringr av rundade kvartskorn
med en diameter mellan 0 1 och 0 5 mm
Husby3 anden kommer fraringn ett sandtag utanfoumlr Stockholm och bestaringr huvudsakshy
ligen av kantiga kvarts- och faumlltspatkorn ocksaring de med en diameter paring mellan
0 1 och 0 5 mm Graderingskoefficienten aumlr dock naringgot houmlgre foumlr Husbysanden
aumln foumlr G 12-sanden
Baskar_p3anden kommer fraringn den s k Baskarpformationen vid Vaumlttern och bestaringr
huvudsakligen av rundade kvarts- och faumlltspatkorn med en diameter paring mellan
) Fr o m 197 4 Statens geotekniska institut
68
100
~
I 90
IG 12-~and J Husbysand 80
Il I70 ~ O
I I60 V Baskarpsandc 50--0 ~
40 A I
I 1 Ic
30 c
c J20
10 1--
0 Q02 005 01 Q2 05 2 5 70 20
I- Silt---i------- Sand --------Grus -I Kornstorlek d mm
Fig 1 Kornfoumlrdelning foumlr de undersoumlkta sandmaterialen
Grain size distribution curves for the tested materials
69
0 25 och 2 0 mm Materialet aumlr saringledes naringgot groumlvre aumln baringde G 12- och Husbyshy
sanden medan graderingskoefficienten foumlr detta material var houmlgre aumln saringvaumll
Husby- som G 12-sandens
Houmlgsta och laumlgsta skrymdensitet och motsvarande portal sammanfattas i nedanshy
staringende tabell
Sandtyp eYdmax emin Yd min max
G 12-sand 166 059 144 084
Husbysand 1 75 054 138 094
Baskarpsand 180 047 162 064
Fyllning och packning
Sanden packades vid flertalet foumlrsoumlk skiktvis i oljefat med 0 6 m diameter och
0 9 m houmljd Packningen utfoumlrdes med en 10 kg stamp som slaumlpptes fraringn viss
houmljd Genom att variera skikttjocklek fallhoumljd och antal stampningar per skikt
kunde man erharinglla densiteter fraringn den loumlsaste till den fastaste (fig 2)
Efter fullbordad packning av materialet i beharingllaren utfoumlrdes endast en sondering
i beharingllarens mitt varefter densitetsbestaumlmning utfoumlrdes Genom att upprepa
packning och sondering har paring detta saumltt erharingllits ett stort antal sonderingsshy
diagram och nedan laumlmnade redogoumlrelse utgoumlr en bearbetning av resultaten fraringn
alla dessa diagram
Densiteten kunde i varje foumlrsoumlk bestaumlmmas med cylindervolymeter och genom
vaumlgning och volymsbestaumlmning av hela provbeharingllaren
Huvuddelen av foumlrsoumlken har utfoumlrts paring torr sand men foumlr att studera effekten
av vatten i sanden har foumlrsoumlk utfoumlrts aumlven med fuktig och vattenmaumlttad sand
Vid foumlrsoumlken med vattenmaumlttad sand packades foumlrst den torra sanden varefter
vatten fick fylla porerna i materialet genom paringfyllning underifraringn
70
Sondering
Foumlr att ge moumljlighet till jaumlmfoumlrelse mellan olika sonderingsmetoder och aumlven faring
klarhet i huruvida naringgon av de nu anvaumlnda metoderna aumlr oumlverlaumlgsen andra vad
gaumlller utvaumlrdering av friktionsmaterials egenskaper har i dessa undersoumlkningar
anvaumlnts tre olika metoder naumlmligen trycksondering enligt Jonell amp Nilsson AB
(Nilcon AB) manuell viktsondering enligt svensk geoteknisk standard och laumltt
hejarsondering enligt tysk standard DIN 4094 I denna artikel behandlas dock
enbart resultaten fraringn trycksonderingsfoumlrsoumlken som ovan naumlmnts
2Vid trycksonderingen anvaumlndes en pyramidformad spets (10 cm tvaumlrsnittsarea)
faumlstad paring en 20 mm staringng vilken drevs ned i foumlrsoumlksmaterialet med en manuellt
driven kedjedomkraft varvid det totala neddrivningsmotstaringndet registrerades
Vid dessa foumlrsoumlk har mantelfriktionen bedoumlmts vara saring liten att den kunde foumlrshy
summas
Resultat av trycksonderingsfoumlrsoumlk i torrt material
Sonderingsmotstaringndet har maumltts som totalmotstaringnd i kp och fraringn varje foumlrsoumlk
har erharingllits ett motstaringndsdiagram av den typ som visas i fig 3 daumlr man kan
se att motstaringndet naumlrmast sandytan var saring laringgt att det ej kunde registreras
Fraringn ca 10 cm djup oumlkar sonderingsmotstaringndet naumlra linjaumlrt till ca 50 cm djup
fraringn vilket djup oumlkningen aumlr mindre Detta kan delvis bero paring inverkan av manshy
telfriktion mot provbeharingllarens vaumlggar
Foumlr att kunna jaumlmfoumlra sonderingsmotstaringndet vid olika lagringstaumltheter i olika
material har valts att fraringn sonderingsdiagrammen ta ut sonderingsmotstaringndet
paring 45 cm djup daumlr upphaumlngningseffekten ej har observerats
Genom att i ett diagram (fig 3) ange det saringlunda erharingllna sonderingsmotstaringndet
som funktion av portalet vid respektive foumlrsoumlk finner man att det inte existerar
naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och portal foumlr de provade
materialen Det framgaringr tex att man vid portalet 0 60 i G 12-sand uppmaumltt ett
trycksonderingsmotstaringnd paring 150 kp medan Husbysanden gav ca 700 kp foumlr samshy
ma portal Denna stora skillnad aumlr anmaumlrkningsvaumlrd bl a daumlrfoumlr att dessa baringda
sandsorter aumlr taumlmligen lika med avseende paring kornstorleksfoumlrdelning Delvis
kan olikheten foumlrklaras av den naringgot houmlgre graderingskoefficienten och den
stoumlrre kantigheten hos Husbysanden
71
1750 --------~--------~-------~
~ bull --1700
gt E
---
1 ij c Q)
Cl
1650
l600L---------L----------------~ 0 50 700 150
Packningsarbete kpm I dm3
Fig 2 Samband mellan packningsarbete och densitet foumlr G 12-sand
Density of the tamped G 12 sand as a function of the compaction effort
700
72
8001--------~-------~---------
)( I X Test N205178
G 12-sand Yci = 1645 Vm1
e =Q611
600
Q
-le 500 _ 60a tl
bulloC 400
80 0
E V)
400OJ 300Cmiddot Sonderingsmotstaringnd kp a
O +C
~ 200
100
0 I-_____________________________ 050 a50 070 aao Q90 11)0
Ibull x Baskarpsand bull I O G 12- sand
IDmiddotn___+_---H--u_s_b_y_sa_n_d_______bull max
Portal e
Fig 3 Sonderingsmotstaringnd P t foumlr trycksonderingsmetod Jonen amp Nilsson AB sofu funktion av portalet Samshybanden gaumlller sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de tre materialen
The penetration resistance P st for the static peneshytrometer at 45 cm depth below sand surface as a function of the void ratio for the tested materials
73
De i diagrammet redovisade sambanden mellan portal och trycksonderingsmotshy
staringnd kan anges med foumlljande uttryck
log p st = a + b e1 (1)
daumlr Pst trycksonderingsmotstaringndet i kp
e portalet
ab materialkonstanter som faringr anses bero paring bl a jordens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Vanligen anses det foumlreligga ett samband mellan relativa lagringstaumltheten (D )r och sonderingsmotstaringndet antingen maumltt med trycksond eller med dynamisk
sondering I fig 4 har daumlrfoumlr gjorts en sammanstaumlllning av sonderingsmotstaringnden
fraringn 45 cm djup med den beraumlknade relativa lagringstaumltheten I figuren har ocksaring
inritats ett av Schultze amp Melzer (1965) publicerat samband mellan trycksondeshy
ringsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet
Aumlven i denna sammanstaumlllning finner man att det ej existerar naringgot samband
som aumlr generellt giltigt foumlr alla tre sandsorterna eller lika med det av Schultze
amp Melzer presenterade Saringt ex motsvaras ett spetsmotstaringnd paring 200 kp i G 12-
sand av ett paring 700 kp i Husbysand vid 100 relativ lagringstaumlthet Det aumlr ocksaring
intressant att notera att det vid foumlrsoumlken erharingllits oumlver 100 relativ lagringsshy
taumlthet vilket troligen sammanhaumlnger med metoden att bestaumlmma loumlsaste och
fastaste lagring
Av foumlrsoumlken har saringledes framkommit att det ej finns naringgot entydigt samband melshy
lan trycksonderingsmotstaringnd paring 45 cm djup och relativ lagringstaumlthet i torr packad
sand Det ligger naumlra till hands att tro att det ej heller i oumlvrigt skulle finnas naringgot
entydigt samband mellan trycksonderingsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet i
olika friktionsmaterial Man kan daumlremot konstatera att det foumlr en och samma
sandtyp finns en viss bestaumlmd relation mellan sonderingsmotstaringnd paring ett visst
djup och relativ lagringstaumlthet eller portal Detta foumlrharingllande skulle saringledes goumlra
det moumljligt att anvaumlnda trycksondering foumlr kontroll av tex paclmingsgraden i fyllshy
ningar En kalibrering med haumlnsyn till materialet blir dock noumldvaumlndig
74
800 +
J X I X
I I-
600 X
Cl X Baskarpsand- 1 O G 12-sandd Schultze Melzer 1 + Husbysand 11 ( 1965) C I Ibullo Il) 400
E --0 I IIl) 0
it f --ltIgt
11 C 0 0
V) +
200
oV
o~ 0
0--0
0 0 050 100 150
Relativ lagringsfaumlfhet Dr
Fig 4 Trycksonderingsmotstaringndet P t som funktion av relativa lagringstaumltheten D s r Correlation between the penetration resistance P t for the static penetrometer and the relative den- s sity Dr for the tested materials
75
Inverkan av vatten i sanden
De ovan redovisade resultaten haumlrroumlr fraringn foumlrsoumlk i torrt material vilket ju norshymalt ej paringtraumlffas i naturen Daumlrfoumlr utfoumlrdes ocksaring vissa foumlrsoumlk dels i vattenmaumltshytat material dels i fuktigt material som ovan naumlmnts
Foumlrsoumlken i vattenmaumlttad sand visade samma sonderingsresultat som foumlrsoumlken med sondering i torr sand med motsvarande portal
Eftersom effektivtrycket i jorden aumlr mindre i vattenmaumlttat material aumln i torrt material och friktionen mellan sondspets och sand blir laumlgre kan man foumlrvaumlnta att sonderingsmotstaringndet blir laumlgre i det vattenmaumlttade materialet Sannolikt aumlr detta fallet men skillnaderna aumlr saring smaring att de ej har framkommit vid dessa foumlrshysoumlk daumlr endast sonderingsresultatet ned till 45 cm djup anvaumlnts
I fig 5 redovisas resultatet av trycksonderingar i fuktig sand (vattenhalt 3 - 12 ) tillsammans med motsvarande kurvor fraringn foumlrsoumlken i torr sand Man finner att sonderingsmotstaringndet till foumlljd av kapillaumlrkrafterna i sanden oumlkat betydligt Saring tex oumlkade sonderingsmotstaringndet i Husbysand vid portalet e 0 80 fraringn ca 120 kp till ca 240 kp dvs med 100 Detta foumlrharingllande beaktas veterligt ej vid bestaumlmshyning av grundlaumlggningsnivaring eller tillaringtet grundtryck Maringnga har dock noterat hur sonderingsmotstaringndet minskar kraftigt vid eller naringgot oumlver grundvattenytan
Samband mellan inre friktionsvinkel och sonderingsmotstaringnd
Eftersom det ej var moumljligt att paringvisa naringgot direkt samband mellan sonderingsshymotstaringnd och sandmaterialens relativa eller faktiska lagringstaumlthet som var gemensamt foumlr alla de undersoumlkta sandmaterialen fortsattes foumlrsoumlken med beshystaumlmning av sandmaterialens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Inre friktionsvinkeln bestaumlmdes med hjaumllp av treaxliga tryckfoumlrsoumlk paring torr sand vid olika lagringstaumlthet hos resp material I fig 6 visas foumlrharingllandet mellan inre friktionsvinkeln tp d och porositeten efter konsolidering nc Inom de rmdersoumlkta porositetsomraringdena foumlr de tre sandtyperna aumlr sambanden mellan tpd och nc raumltshylinjiga Friktionsvinkeln var houmlgst foumlr Husbysanden (41 - 47deg) och laumlgst foumlr G 12-
osanden (31 - 36 ) bull
Genom att kombinera den ovan redovisade formeln (1) med ekvationen foumlr det raumlt-
76
800t----------------------------~
Torr Torr Baskarp- Husbysand sand
600
Q -le + Husbysand w =10-12 ~ )( Baskarpsand w=3-5 -0 C
bulli + -l)
400
0 +E
middot-l)
0) C
--Qj
-0 C 0 V)
200
x 0
050 060 070 080 090 100
Portal e
Fig 5 Vattenhaltens inverkan paring trycksonderingsmotstaringndet i Baskarp- och Husbysand
Comparison between the results from the static cone penetrometer tests in dry and moist sand
77
45
~
~ ~
~ -shyQ) -g-shy
40 i A
x Baskarpsand
o G 12- sand a ~
+ Husbysand
middot c
X
(J 0c
0 _
35 omiddot
~ -- O-Q)
--~
-
deg ~o
30 I-
30 35 40 45
Porositet efter konsolidering nc
Fig 6 Samband mellan inre friktionsvinkeln 4) d och porositeten n Inre friktionsvinkeln har bestaumlmts gen8m triaxialfoumlrsoumlk paring torrt material
Angle of internal friction 4)d for the three tested materials at different densities Results from triaxial tests
78
linjiga sambandet mellan inre friktionsvinkel och porositet farings nedanstaringende samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
c2 log P = c1 + (2)
tpd + c3
daumlr p = sonderingsmotstaringndet
= konstanterc1 2 3
inre friktionsvinkelnlf) d =
Exempel paring saringdana samband anges i fig 7 daumlr de beraumlknade sambanden redovisas tillsammans med erharingllna foumlrsoumlksresultat Som framgaringr av figuren finns det ej heller naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
i de haumlr tre undersoumlkta sandmaterialen utan friktionsvinkeln kan aumlndras utan att sonderingsmotstaringndet oumlkar Saringlunda erhoumllls paring 45 cm ajup ett spetsmotstaringnd av 200 kp vid en friktionsvinkel av ca 34deg i G 12-sand 39deg i Baskarpsand och 42deg i
Husbysand
Inverkan av jordens kompressibilitet
Till foumlljd av de erharingllna olikheterna bedoumlmdes det noumldvaumlndigt att i betraktelsen ta med aumlven materialens kompressibilitet Under en sista fas i undersoumlkningarna bestaumlmdes ocksaring sandmaterialens kompressibilitet m i cm2kp vid olika lag-v ringstaumltheter i den s k jaumlttekompressometern daumlr sanden kunde fyllas och packas paring samma saumltt som i oljefaten i vilka sonderingarna utfoumlrdes Kompressibiliteten har haumlr bestaumlmts paring grundval av den uppmaumltta sammantryckningen mellan lastshystegen 0 67 och 4 15 kpcm2 Som framgaringr av fig 8 framkom vid dessa foumlrsoumlk raumltlinjiga samband mellan materialens kompressibilitet och portalet i sanden Sambanden aumlr dock olika foumlr de tre sandsorterna Det visade sig att kompressishy
2biliteten var stoumlrst i Husbysanden (1 5 auml 4 0 middot 10-3 cm kp) och laumlgst i G 12-
sanden (0 6 auml 1 2 middot 10-3 cm2kp) Eftersom man kan foumlrvaumlnta att en houmlg komshy
pressibilitet skulle ge ett laringgt sonderingsmotstaringnd finner man haumlr foumlrklaringen till att det inte finns ett entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre
friktionsvinke1
Sedan det visat sig att sonderingsmotstaringndet ej heller var direkt och entydigt beshyroende av kompressibiliteten har flera foumlrsoumlk gjorts att erharinglla ett samband
79
8001---------~-------~--------+
x Baskarpsand
O G 12- sand
+ Husbysand
tJ c
bullt (
- 400 t----------+---l-----------+----J-----------4-1
E ( r c middot ltIl
tJ c
~
0
o--------------------------------10 35 40 45
Inre friktionsvinkel ltfgtd grader
Fig 7 Samband mellan inre friktionsvinkel och tryckshysonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de undersoumlkta materialen
Correlation between the static penetration resistance P st and the angle of internal friction
80
+
30t---------~----------------_-_____
gtltBaskarp sand OG 12-sand +Husby sand
-1
Q -le
u ~ 201----------1-----------+-+---------- E
X
Qmiddot-V) V) QJ
-shyQ E 0
~ 0r----------t-------------t-rr-----------1
00 _______________________________ a as a6 a1
Portal e
Fig 8 Samband mellan kompressibiliteten mv och portalet e
Relations between void ratios (e) and compressibility (m ) in cm2kp for the three tested materials v
81
mellan aring ena sidan sonderingsmotstaringndet och aring den andra naringgon funktion av jorshy
dens kompressibilitet och inre friktionsvinkel Ett saringdant samband visas i fig 9
och kan skrivas
p = 1 tg 23 4gt o 2 tg tp _ 4 6 ] (3)st 023 m [ tg 23 tp e
V
Sambandet gaumlller foumlr sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup i torr sand Som framshy
garingr av (3) aumlr det inte nog att enbart studera effekten av kompressibiliteten och
baumlrigheten paring sonderingsspetsen utan skillnaden i friktion mellan jord och
spets har aumlven faringtt beaktas Denna har uttryckts som foumlrharingllandet mellan en
medelfriktionsvinkel ( lfgt ) foumlr de tre sandtyperna vid olika lagringstaumltheter och 0
den uppmaumltta friktionsvinkeln vid aktuell taumlthet Friktionen mellan staringl och sand
har antagits vara 23 av aktuell friktionsvinkel i sanden
Summary
This paper describes some results from a laboratory investigation of penetration
resistance in cohesionless soils The investigation has been carried out in the
Soil Mechanics Division at the Royal Institute of Technology Stockholm and has
been supported by the Swedish Council of Building Research
The investigation included static penetration tests in three types of sand (Fig 1)
which were compacted to different densities in a cylindrical container The
penetrometer which is the most common type in Sweden is manufactured by
Nilcon AB and has a pyramidal point with a maximum cross-sectional area 2
of 10 cm
The test results show (Fig 3) that there is no unique relationship between the
penetration resistance at a certain depth and the void ratio in the sands As
shown in Fig 4 the normally assumed relationship between the penetration
resistance and the relative density D does not exist either r
As shown in Fig 5 the penetration resistance in moist sand was found to be
about twice the resistance in dry sand Other tests in saturated sand show that
there is no significant difference in the penetrometer resistance between dry
and saturated sand
82
+ 80 ~
+ +V
7 0 + X
X +
X v~
X60
~ Xc9-gr
~ 50 vO 0
___ ___~140
0 0 x Baskarp sand
30 o G 12-sand
+ Husby sand
20
1 0
I I040 02 06 08 10 12 14 16
Pst mv 10-1
Fig 9 Samband mellan trycksonderingsmotstaringnd P t kompressishybiliteten mv och inre friktionsvinkeln 4gt d 8
Correlation between static cone penetration resistance P t the compressibility mv and the angle of interna friction 8 4gt d
83
To study the effect of the internal friction and the compressibility of the sands
some additional tests were performed The angle of internal friction tp d was
taken from triaxial tests on dry sand and the compressibility m was taken V
from compressometer tests The results of these tests are shown in Fig 6
and 8
Since no unique relationships was found between the penetration resistance and
the angle of internal friction lf) d Fig 7 an attempt was made to find a correshy
lation between a combined function of tp d mv and the penetration resistance
Such a function is shown in Fig 9 and Equation (3)
Referenser
SCHULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol1 p 354-358 Montreal
85
ANVAumlNDNING AV TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING TYP NILCON VID GRUNDUNDERSOumlKNING
Professor Sven Hansbo Institutionen foumlr geoteknik med grundlaumlggning CTH
Inledning
JampW (AB Jacobson amp Widmark) har sedan 196 0 i sin konsultverksamhet anvaumlnt
trycksondering oumlverallt daumlr denna ansetts ekonomiskt konkurrenskraftig i foumlrshy
haringllande till alternativet viktsondering Firmans staumlllningstagande till foumlrmaringn
foumlr trycksonden har baserats paring att friktionen (eller kohesionen) mot sondshy
staumlngerna har foumlrsvaringrat och ibland resulterat i en felaktig tolkning av utfoumlrda
viktsonderingar jfr fig 1 a - b Det aumlr inte bara staringngfriktionens motstaringnd
mot nedpressning och vridning av sonden som daumlrvidlag har betydelse utan
ocksaring det ljud som uppstaringr laumlngs staumlngerna Detta ljud kan laumltt tolkas som ett
ljud fraringn sjaumllva sondspetsen och daumlrmed vilseleda borrningsledaren i hans beshy
doumlmning av jordart paring sondspetsnivaringn
Man kan konstatera att det raringtt en taumlmligen utbredd misstro mot trycksond av
typ Nilcon (f d Jonell amp Nilsson) En av anledningarna har varit att man med
denna trycksond ibland uppmaumltt saring stor mantelfriktion mot sondstaumlngerna att
spetsmotstaringndet blivit negativt ett foumlrharingllande som laumltt kan uppstaring naumlr totala
mantelfriktionen inte maumlts kontinuerligt utan endast punktvis (t ex paring varje eller
varannan meters djup) Dessutom aumlr det ofta svaringrt foumlr borrningsledaren eller
foumlr den som tolkar sonderingsdiagrammet att oumlverhuvudtaget avgoumlra mantelshy
friktionens storlek En ytterligare anledning till naumlmnda misstro aumlr att kaumlnsligshy
heten hos sonden inte aumlr tillraumlcklig vid de loumlsaste jordavlagringarna Okets
massa (15 alt 30 kg) verkar naumlmligen som en extra belastning paring sonden och
maringste vid en noggrann analys - liksom massan av paringskarvade sondstaumlnger -
adderas till det registrerade sonderingsmotstaringndet
Naumlr en ny utrustning introduceras aumlr det taumlmligen sjaumllvklart att man snart uppshy
taumlcker vissa barnsjukdomar Saringdana har ocksaring foumlrekommit paring Nilcons tryckshy
sond Bland dessa barnsjukdomar kan naumlmnas ofullkomligheter i kraftoumlverfoumlring
till skrivare (vissa glapp nollinjefoumlrskjutning) i djupregistrering (exempelvis
86
Kv 0---- Vi bull10
Fist gr smiddot middot AONJAumlR (ml G
5----
Lsk
L10---- lsk
25
15---- 50
7520----0 2J hv20cm
___ Skjuvharingllfasthet enl konmetoden vaumlnstra borrharinglet
25-- -- Skjuvharingllfasthet enlkonmetoden houmlgra borrharinglet m --e--- Sensitivitet enlkonmetoden vaumlnstra borrharinglet JW==t===t100
0 20 40 hv20cm---Q--- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrharinglet
Fig 1 a Jaumlmfoumlrelse mellan viktsonderingar i kvicklera (t o v) och normalshysensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshystaringnd mellan sondharinglen = 20 m Sonderingsmotstaringndet i kvickleran aumlr som framgaringr vaumlsentligt laumlgre aumln i den normalsensitiva leran
Comparison between weight-soundings in quick clay (left) and in clay with normal sensitivity The shear strengt in both cases approximately equal Distance between bore-holes = 20 m As can be seen the resistance to penetration in the quick clay is much lower than in the clay with normal sensitivity
87 Vb tt kPo(oreducerod I Vb
fv + 10 0 10 0 30 10 50 60 70 ~ 10
(mmy)L my0 F~~H~~fmiddot ~ -))1middot_Jw
ttvx u vx I ---r-vx -[ Il
~1--- Lt L vx middot--
i~ -- 11__-+---+--L vx
L vx sk kLvx
L vx 11gt++--+---t---llh-_ ___Lvx L vx
5 Lsk middot l -
L vx ll1----t---Lvx [(I L
I f--+-c+-L
]
II
L sk 11--11---
I I
iL
I ~
I
11gt--+-H-I middot1
10 I I
~
I -
I(
L Csk 111--+--+-c-++-i
I X~ I I _I
15---- L L sk 111--4---l--+l+--slc+--1 -I --_ II I ----I I
I )
St 13 1 +--i----20---- L 111---1-----+--++
I I ~
0 20 40 60 80 100 1Xl 11[) 11 11
25---- I
~
I
0 2 6 8 10 12 14 16 18 20kN I I I
~I _
I -3Q ____
I I I
I ~I
35----
---Q---- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrhoumllet (
-+- Skjuvhoumlllfasthet enl vingborr houmlgra borrhOumllet
I__ _ __ Sensitivitet enl kon metoden vaumlnstra borrhoumllet
40---shy ___ Skjuvharingllfasthet enlvingborr vaumlnstra borrharinglet
m 0 2 I 6 8 10 12 11 16 1 8 20 kN
Fig 1 b Jaumlmfoumlrelse mellan trycksonderingar i kvicldera (tv) och normalshy
sensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshy
staringnd mellan sondharinglen = 65 m Spetsmotstaringnden aumlr som framgaringr i
stort sett lika medan totala sonderingsmotstaringnden aumlr helt olika
Comparison between static penetrometer tests in quick clay (left)
and in clay with normal sensitivity Distance between bore-
holes = 65 m The shear strength in both cases approximately equal
As can be seen the point resistance is about the same whereas the
total resistance differs considerably
88
slirning mellan maumlttrissa och staringng) och i sjaumllva glappkopplingen till spetsen
(alltfoumlr kort slaglaumlngd och vakuumeffekter) Misstagen har emellertid underhand
raumlttats till och utrustningen fungerar nu i stort sett tillfredsstaumlllande Likvaumll
skulle man oumlnska sig en praktiskt anvaumlndbar och ekonomiskt konkurrenskraftig
trycksond daumlr man kunde maumlta dels motstaringndet mot sondspetsen direkt dels
friktionsmotstaringndet mot mantelytan paring en viss given laumlngd av sondstaringngen paring
viss given houmljd oumlver spetsen Kunde man dessutom vid spetsen bygga in yttershy
ligare registreranordningar tex portrycksmaumltare och gammaneutronsond och
faring hela resultatet utskrivet paring remsstans skulle man utan tvekan faring ett utomshy
ordentligt fint instrument foumlr kartlaumlggning av undergrundens tekniska egenskaper
Trycksondering ur konsultens synvinkel
Nilcons trycksond har trots de inledningsvis paringtalade bristerna visat sig vara
mycket anvaumlndbar i praktisk verksamhet - framfoumlr allt genom att den registreshy
rar sondmotstaringndet kontinuerligt Foumlrdelarna med metoden har blivit aumln mer
paringtagliga genom en mekanisering som eliminerat behovet av foumlrankringsanordshy
ningar moumljliggjort stoumlrre nedpressningskraft och medfoumlrt en kraftig rationalishy
sering i form av minskad undersoumlkningstid och reducerade kostnader Mekanishy
seringen har ocksaring medfoumlrt att inverkan av den personliga faktorn mer eller
mindre eliminerats
Vi kan alltsaring konstatera att trycksonden praktiskt-ekonomiskt i maringnga fall aumlr
oumlverlaumlgsen viktsonden som aumlr den naumlrmast jaumlmfoumlrbara sonderingsutrustningen
Hur ser man daring i dag paring moumljligheterna till en korrekt tolkning och aumlr dessa
oumlverlaumlgsna jaumlmfoumlrt med moumljligheterna vid andra sonderingsmetoder Som jag
naumlmnde inledningsvis raringder en viss skepsis gentemot trycksond av typ Nilcon
vilket bl a yttrat sig i att man i SGF s sonderingskommittes anvisningar - i de
fall trycksondering goumlrs - rekommenderat jaumlmfoumlrande viktsondering i ett
bestaumlmt antal borrpunkter Denna oumlvertro paring viktsonden aumlr foumlr mig garingtfull
och bottnar utan tvekan i en konservatism som trots paringstaringende om motsatsen
starkt praumlglar aumlven ingenjoumlrsfacket Det finns ocksaring en annan skola foumlr vilken
trycksonden aumlr naumlstan allena saliggoumlrande Av en nyutkommen bok av Sanglerat
(1972) framgaringr att man paring olika haringll i vaumlrlden bedriver en omfattande forskning
foumlr att kunna oumlversaumltta trycksonderingsresultaten till baumlrighets- och deformashy
tionsegenskaper Det foumlrefaller naumlstan som om man vill goumlra trycksonden till
ett universalinstrument med vilket man kan loumlsa alla geotekniska problem Foumlr
89
mig aumlr denna oumlvertro paring trycksonden lika oberaumlttigad som den tidigare paringtalade
misstron Trycksonden kan enligt min uppfattning aldrig bli annat aumln ett hjaumllpshy
medel - ett korrelationsinstrument - som goumlr det moumljligt att kartlaumlgga variashy
tioner i jordlagerfoumlljd och materialegenskaper inom en region med likartade
geologiska foumlrharingllanden De mera preciserade geotekniska egenskaperna likshy
som den detaljerade jordlagerfoumlljden maringste emellertid faststaumlllas med mera
sofistikerade metoder Trycksondering boumlr daumlrfoumlr alltid kombineras med andra
mera avancerade undersoumlkningsmetoder En direkt tolkning i stil med den som
anges av forskare och i laumlroboumlcker kan endast goumlras i saringdana fall daumlr de geoshy
logiska foumlrharingllandena aumlr ensartade och vaumllkaumlnda och daumlr egenskaperna hos inshy
garingende jordarter redan aumlr kaumlnda i foumlrharingllande till trycksonderingsresultaten
Kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd
En av metodens fraumlmsta foumlrdelar aumlr att den - jaumlmfoumlrt med andra sonderingsshy
metoder - starkt foumlrbaumlttrar moumljligheterna till kartlaumlggning av jordlagerfoumlljden
Detta skall haumlr illustreras med fyra exempel
Det foumlrsta exemplet aumlr haumlmtat fraringn en forskning utfoumlrd vid Chalmers tekniska
houmlgskola (jfr Hansbo S amp Torstensson B-A 1968) I samband haumlrmed gjordes
- vid sidan av trycksondering - en noggrann analys av jordlagerfoumlljden och de
geotekniska egenskaperna hos ingaringende jordarter i en deltaavlagring i Karlstad
fig 2 Som framgaringr kan man av sondmotstaringndet klart saumlrskilja graumlnsen mellan
det oumlvre lagret av organisk friktionsjord (haumlftiga kastningar i sondmotstaringnd) och
det undre lagret av mjaumlla (finsilt) - lera (ett lugnt foumlrlopp hos sondmotstaringndet)
oumlvergaringngen lerasandig mo naumlrmast oumlver fast botten aumlr ocksaring klart markerad
Den mjuka sonderingskurvan fraringn ca 15 till 30 m djup visar att jordlagren av
silt och lera aumlr homogena Mantelfriktionen aumlr som framgaringr houmlgre i den dyiga
leran aumln i den rena mineralleran (ca 3 - 5 kPa mot ca 1 kPa) Det framgaringr ockshy
saring att jorden ner till 15 m djup aumlr grovkornig (starkt varierande motstaringnd) och
mycket loumlst lagrad (laringgt medelmotstaringnd) De houmlga portal som uppmaumltts paring vissa
nivaringer i mon (finsanden) avspeglas klart i sondmotstaringndet Hade sonderingen utshy
foumlrts med viktsond skulle det - eftersom totala sonderingsmotstaringndet aumlr foumlrshy
haringllandevis lika genom hela jordprofilen - utan tvivel ha varit omoumljligt att avshy
goumlra de foumlrharingllanden som saring klart avspeglas i trycksonddiagrammet
Det andra exemplet aumlr haumlmtat fraringn riksvaumlg 15 mellan Karlshamn och Ronneby
0
5
10
15
20
Brungraring sandig mo med vaumlxtdelar
Brungraring mjaumllig mo med vaumlxtdelar
Brungraring dyig mjaumllig mo
Graring dyig lerig mjaumlla
Organisk
halt voldeglo
12 45 14 17 45 40 11 39 35 41 30 24 45 39 40
0
Kornstorleksfoumlrdelning Sonderinos-motstan11
vikt kN 20 40 60 80 100 0 25 50 75
( (
Densitet 3
tlm Vattenhalter
deglo 20 40 60
Portal SkjlNharingllfasthet
kPa 0 50 100
5
lf---+------+-+10
15
20
25 Graring dyig mjaumllig lera
25
E
g-300
s C
O
30 3 ~ 0
~ 06-02 mm mellansand 0 50 100 150
Sensitivitet
~ 02-006 mm grovmo ~ Vattenhalt Skjuvharingllfasthet en konfoumlrsoumlk
- lt006mmsilt bull bull Finlekstal -0--o- Sensitivitet enl konfoumlrsoumlk
Fig 2 Trycksondering utfoumlrd i en deltaavlagring Variationerna i spetsmotshystaringndet liksom storleken ger en god bild av jordlagerfoumlljden liksom av den oumlverlagrade sandens porositet
Static penetrometer test in a deltaic deposit The variation and magnitude of point resistance give a good picture of the soil profile as well as of the porosity of the top layer of sand
91
fig 3 Jordlagerfoumlljden karakteriseras haumlr liksom i oumlvrigt i Blekinge av oreshy
gelbundna vaumlxlingar mellan organiskt och oorganiskt samt mellan groumlvre och
finare material ofta med flera torrskorpebildningar orsakade av havets uppshy
repade transgression och regression Svaringrigheterna att tolka trycksonderingsshy
dio-rammet aumlr stoumlrre i detta fall aumln i foumlregaringende men kompletteras trycksonshy
deringen med provtagning paring vissa nivaringer - aumlven om detta sker i mindre utshy
straumlckning aumln som visas i figuren - faringr man som framgaringr en mycket klar bild
De vaumlxelvis foumlrekommande skikten av lera och mjaumllamo framtraumlder bl a tydshy
ligt Likasaring kan man klart urskilja att jorden mellan ca 5 5 och 8 m djup aumlr
mera homogen aumln i oumlvrigt vilket ocksaring framgaringr av provtagningen Den jaumlmshy
foumlrande viktsonderingen ger daumlremot smaring moumljligheter till en detaljerad tolkning
Det tredje exemplet - ocksaring det haumlmtat fraringn Blekinge naumlrmare bestaumlmt
kv Gaumlvle i Karlshamn - visar att man i de fall friktionen mot sondstaringngen kan
foumlrsummas faringr god korrelation mellan motstaringndet vid trycksondering och antashy
let vridna halvvarv vid viktsondering fig 4 Exemplet illustrerar ocksaring tvaring
icke ovanliga fel vid trycksonderingen Det ena felet bestaringr i att man efter varshy
je skarvning av sondstaringngen och lyftning av oket faringr ett tillfaumllligt oumlkat sondmotshy
staringnd Denna oumlkning kan bero paring portrycksfoumlraumlndringar i jorden under viloshy
pausen vid skarvningen och aumlr daring i och foumlr sig inte naringgot fel men den kan ocksaring
bero paring att sondstaringngen naumlr oket staringr i sitt oumlvre laumlge klaumlmmer mot sidan av
det foumlrborrade haringlet Motsatsen julgransform kan uppstaring om sondstaringngen
klaumlmmer mot sidan av haringlet naumlr oket staringr i sitt nedre laumlge Dessa klaumlmkrafter
kan undvikas genom att man anvaumlnder raka sondstaumlnger och ser till att sondshy
staringngen hela tiden loumlper lodraumltt utan att stoumlta mot haringlets vaumlggar Det andra
felet bestaringr i en nollinjefoumlrskjutning vilket framgaringr av att skrivararmen vid
skarvningarna (representerad i diagrammet av de paring varje meter aringterkommanshy
de horisontella linjerna) inte garingtt helt tillbaka
Det fjaumlrde och sista exemplet paring hur man med trycksondering kan bedoumlma jordshy
lagerfoumlljden aumlr haumlmtat fraringn Gaumlvle lasarett belaumlget paring en grusarings med svaringrforceshy
rat ytlager av sand och grus Med hjaumllp av trycksondering har det haumlr varit
moumljligt att lokalisera ett antal lerlinser eller lerlager under grundlaumlggningsshy
nivaringn fig 5 a - b Fig 5 a visar en jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och
sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr Fig 5 b visar ett trycksondharingl
kombinerat med provtagning 10 m fraringn sondharinglen i fig 5 a De stora och snabshy
ba variationerna samt storleken paring sondmotstaringndet visar att jorden inneharingller
92
Tr Vi ni =
o-(s)mmj L vx p~ m Mj
9 0 I m MJ
(gr)(I mMJ
5-
10-m
Fig 3
(rrv~)~j s IDi vx M I Mf(I)
Mjm MJ 100 19x 25
M I V LJ v L(mj) V L (mj)
V L ~j~ V L l
L mj L DJ L CD
mjM l
5 6 kN (l)s m Mn
Jfoumlnfoumlrelse mellan tryck- och viktsonderingsshyresultat i en finkornig skiktad jord Tolkningsshymoumljligheterna med avseende paring jordlagerfoumlljden aumlr som framgaringr vaumlsentligt baumlttre vid trycksonshydering aumln vid viktsondering
Comparison between static penetrometer test and weight sounding resistance in a fine-grained layered soil The possibility of interpretation with reference to the soil profile is obviously much better when using a static penetrometer than when using a weight sounding equipment
0--
s--
10--
15
20--m
93
Vb ~------------------~ st I
~~- + _10-+---+-+----+---+-+---+
Dy -l~~---+---l-+--1--1---+--j cmiddotJ -
G G Si -
I-
L~ -lnlr-=F=~c=--t--i--t---t---i I -
v ==-L2] - euJ-=lc---------+--t---t------1
(s)Si -llm-U~==l==-1--W
Li -
IL -- r7 77 7 - h
L -71-11----l--J--1--+----+---+--1---1
- ~ ~ -
L I gt I
I I _r
Sil -~t=t=t=t=~I~~~~ -= --(gr)S
-(s) Gr lot~2=plusmn4=plusmn6 =ai=~1o~J12=114k-N
I
f kPa ( oreducerad )
0 20 40 60 80
_
f
l --1--il---L---1
___~______ 0 20 40 60 8051
PRESSIOMETERMODUL Ep MPa
0246810
bull Sensitivitet (S 1)
enl vingborr
- Skjuvharingllfasthet tr)
Pf
enl vingborr
KRYPTRVCK Pt1 MPa GRANSTRVCK PI MPa
0 02 04 06 08 1 0
-_- I
I I Pt t ~
Fig 4 Exempel paring god korrelation mellan sondmotstaringnd vid trycksondering och antal vridna halvvarv vid viktsondering Den goda korrelationen sannolikt beroende paring att staringngfriktionen aumlr noll
Example of good correlation between penetration resistance and number of half-turns per unit penetration by weight sounding The good correlation probably due to the fact that the side friction is negligeable
94
--0
--5
--10
--15
--20
--25
grMmj M Lm vx
mj Ml (g) L(in) mj Ml vx mJ M f vx
L([)
L
(gr)s mL
Lm sm LMIT)
Ml v L(iJ)
ls M V L li v L [ _j
2 4 6 8 10 12 14 16 kN
0 2 4 6 8 10 12 14 16 kN 20 40 60 sek20cm middot m
fig a)
Fig 5
fig b)
Jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr i en oregelbunden aringsavlagring Trycksonderingen moumljshyliggoumlr i detta fall lokalisering av lerlinser (lerskikt) i sand- och grusshyavlagringarna Sondharinglet i fig b) belaumlget 10 m fraringn sondharinglet i fig a)
Comparison between static penetrometer tests and dynamic sounding type Pionjaumlr in an erratic esker The static penetrometer tests make it possible to locate clay lenses (layers) in the sand and gravel deposits The bore-hole in fig b) is situated 10 m from the bore-hole in fig a)
95
vaumlxelvis grovkorniga och finkorniga skikt Vi ser ocksaring hur man i b) faringtt vaumlsentshy
ligt stoumlrre totalt sondmotstaringnd aumln i a) men att spetsmotstaringndet i stort sett aumlr
lika Trycksonddiagrammen visar mycket klart laumlget hos de soumlkta lerlinsernalershy
lagren
Kartlaumlggning av jordarters geotekniska egenskaper
Som jag redan tidigare framharingllit boumlr en trycksondering om man vill naumlrmare
kartlaumlgga jordarternas geotekniska egenskaper kombineras med mera sofistikeshy
rade undersoumlkningsmetoder Det torde naumlmligen vara orealistiskt att foumlr prakshy
tiskt bruk bygga in i sjaumllva trycksonden alla de maumltanordningar som skulle beshy
houmlvas foumlr en korrekt analys Fraringgan aumlr om det oumlverhuvudtaget aumlr moumljligt att ta
haumlnsyn till alla de faktorer som paringverkar sonderingsresultatet Man behoumlver
bara peka paring saringdana faktorer som inverkan av neddrivningshastighet sensitivitet
i lera portrycksfoumlraumlndringar i silt och finsand stenar i sand och grus taumlttshy
liggande grovkornigare skikt i lera organiskt inneharingll etc foumlr att foumlrstaring hur
komplex tolkningen maringste bli Kombinerad med provtagning och direkt bestaumlmshy
ning av de geotekniska egenskaperna i faumllt och i laboratorium utgoumlr den emellershy
tid i praktiken ett utmaumlrkt och noumldvaumlndigt komplement En mycket omfattande
sammanstaumlllning av forskning och erfarenheter betraumlffande oumlversaumlttning av
spetsmotstaringndet foumlr olika trycksondtyper till skjuvharingllfasthet friktionsvinkel
etc har som naumlmnts gjorts av Sanglerat (1972) Den tolkning till skjuvharingllfasthet
som redovisas foumlr Nilcons trycksond maringste emellertid tas med stor reservation
och kan endast betraktas som oumlverslagsmaumlssigt korrekt foumlr lera av Goumlteborgsshy
typ Helt andra vaumlrden har ibland erharingllits foumlr lera inom andra regioner i
Sverige Man kan alltsaring konstatera att korrelationsfaktorn maringste bestaumlmmas
fraringn fall till fall Kaumlnner man korrelationsfaktorn har man daumlremot stora moumljshy
ligheter att goumlra en direkt oumlversaumlttning
Som exempel paring dessa moumljligheter vill jag bl a haumlnvisa till fig 2 daumlr den odraumlshy
nerade skjuvharingllfastheten uppenbarligen kan uttryckas som ca 120 av spetsshy
trycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna oumlvre graumlnsen) och fig 4
daumlr samma skjuvharingllfasthet aumlr ca 17 0 av spetstrycket (spetstrycket i
MPa = spets kraften i kN)
En aumlnnu baumlttre illustration till naumlmnda moumljligheter ges i fig 6 Trycksondeshy
ringen som i detta fall gjorts i en moraumlnlera i Lund har sedermera komplette-
Pr f Skr I+ 10 Tr il 0- F-Rii K
(s)m Mnl
mMnl flBI I iiJ
(m)Mnl
Mnl
Mnl 5-
Mnl
lTTENHALTERfrac34 0 20 o
PRESSIOMETERMODUL KRPTRYCK Pfl MPa Ep MPa GRANSTRVCK Pt MPa 0 4 8 12 16 20 q__ 05 10 1 5
t
~
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kN
10--m
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan resultat av trycksondering och pressiometerfoumlrsoumlk i moraumlnlera i Lund Spetsmotstaringndet avspeglar i stort pressiometershymoduler och graumlnstryck Comparison between results of static penetrometer and pressure meter tests in boulder clay in Lund The point resistance has good correlation with the pressure meter modulus and the critical pressures p1 and pfl
ltD 0-
97
rats med pressiometerfoumlrsoumlk och med belastningsfoumlrsoumlk Man ser att pressioshy
metervaumlrdena i stort sett avspeglar spetsmotstaringndet vid trycksondering oumlvershy
ensstaumlmmelsen aumlr mycket paringtaglig vad betraumlffar graumlnstrycken Pn och p1 En
analys visar att pressiometermodulen aumlr ca 2 (mera exakt 1 8 plusmn 0 7) ggr
spetstrycket att graumlnstrycken p1 aumlr O 2 (0 20 ~ 0 05) och Pn ca O 15
(0 14 plusmn 0 06) ggr spetstrycket Skjuvharingllfastheten bedoumlmd ur graumlnstrycket p1
och genom provbelastning av plattor med diametern 1 0 m blir i detta fall
ca 130 av spetstrycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna undre
graumlnsen) Helt andra relationer mellan spetstryck och pressiometervaumlrden
erharinglls emellertid i andra fall jfr fig 4
Sammanfattning
Trycksonden av typ Nilcon aumlr kanske fraumlmst genom sin kontinuerliga registreshy
ring av sonderingsmotstaringndet ett utomordentligt gott hjaumllpmedel foumlr kartlaumlggshy
ning av lagerfoumlljden i en jordprofil Foumlr bestaumlmning av jordens geotekniska
egenskaper boumlr den emellertid alltid kombineras med andra mera sofistikerade
metoder upptagning av ostoumlrda prover pressiometerfoumlrsoumlk faumlltvingborrning
etc Av spetstryckets och mantelfriktionens storlek kan man daumlrvid faring en god
uppfattning om de geotekniska egenskaperna hos den jord som aumlr belaumlgen mellan
provtagningsnivaringer och provtagningsharingl Metoden aumlr i sin nuvarande mekaniseshy
rade form rationell snabb och ekonomisk Direkt maumltning av spetstrycket och
mantelfriktionen skulle starkt foumlrbaumlttra metoden Det skulle ocksaring paring laumlngre
sikt vara oumlnskvaumlrt att aumlven kunna registrera portrycksfoumlraumlndringarna vid nedshy
drivningen och att resultaten skrevs ut paring rems stans
Summary
Experiences concerning the practical use of the Nilcon (previously Jonell amp Nilsson)
static penetrometer are presented It is shown that this penetrometer is an
extremely usable aid in locating various soil layers in a soil profile An advantage
in this respect of the Nilcon method is that the resistance to penetration is conshy
tinuously registered on a penetration diagram It is felt however that it should
not be used - unless combined with other more sophisticated investigations - to
classify the soils with respect to geotechnical data such as shear strength and
compressibility Such classification based only upon the results of penetrometer
98
tests can only be successful in regions with similar geological background
where furthermore the geotechnical data are lmown from previous experience
A proper combination of penetrometer tests and laboratory investigations and
also more advanced field investigations e g pressuremeter tests and field
vane tests is no doubt the easiest and best way - both from technical and from
economical aspects - to obtain the lmowledge of the subsoil required in modern
foundation engineering
The use of the Nilcon penetrometer is with its present mechanized form
rational quick and economic A direct registration of the point resistance and
of the side friction would strongly improve the method In a longer time
perspective it would be desirable to be able to register also the pore pressure
changes ltluring penetration and have the results printed on a tape recorder
Referenser
HANSBO S amp TORSTENSSON B-A 1968 Saumlttningar under oljecisterner
i Karlstad Vaumlg- och vattenbyggaren No 8 p 112-120
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice New York
99
0
ERFARENHETER FRAN TRYCKSONDERING
Teknologie doktor Torsten Kallstenius K-Konsul t
Kalibrering
En svensk specialitet aumlr och har redan fraringn boumlrjan varit sjaumllvregistrerande
sonder
De diagram oumlver spetsmotstaringnd - djup man faringr fram paring det viset blir mera detalj -
rika aumln diagram som ritas upp i efterhand efter borrningsprotokoll Denna deshy
taljrikedom har paradoxalt nog verkat foumlrsvaringrande foumlr trycksonderingens snabba
utbredning daring i boumlrjan maringnga geotekniker inte kaumlnde sig hemma med den specielshy
la typ av diagramtolkning man maringste laumlra sig
Naumlr vi i boumlrjan paring 1950-talet boumlrjade trycksondera med SGIs sonderingsmaskin
var foumlrsta intrycket att kontrasten i diagrammen mellan kohesionsjord och friktionsshy
jord var mycket tydlig och saumlkrare aumln vid viktsondering aringtminstone i Stockholmsshy
omraringdet (fig 1) och Goumltaaumllvdalen Vid utvaumlrdering av spetsmotstaringndet hade man
vissa problem med att spetsmotstaringndet vid smaring spetsdiametrar blev mycket litet
jaumlmfoumlrt med maumltnoggrannheten Foumlrsoumlkte man arbeta med stoumlrre spetsdiametrar
till samma staringngdiameter uppkom problemet med nollinjefoumlrskjutning Det kunde
konstateras att en spets med stor diameter blev mycket kaumlnslig foumlr det statiska
tryck som foumlrelaringg i haringlrummet ovanfoumlr spetsen Detta tryck kunde variera mel-
lan vakuum och houmlga oumlvertryck
Vid anvaumlndning av tung borrvaumltska ovanfoumlr spetsen var det moumljligt att faring sjunkshy
ning utan registrering av spetsmotstaringnd Trycktillstaringndet kan verka saringvaumll saumlnkanshy
de som houmljande paring spetsmotstaringndet vid stora spetsar om spetsmotstaringndet maumlts
paring hela spetsen (fig 2)
Foumlrharingllandena kring spetsen paringverkar spetsmotstaringndet ocksaring paring andra saumltt
Friktionen mot staringng eller mantel ger en nedaringtriktad kraft som kan oumlka total -
trycket i jorden vid spetsen och daring ocksaring oumlkar spetsmotstaringndet Porvattenstroumlmshy
marna kring spetsen kan paringverka saringvaumll spetsmotstaringndet som mantelmotstaringndet i
naumlrheten av spetsen
JL
L
L
vl
Msl
Msl
0 TJAringLE
1
100
2
i 9 I
crk
v1 I
9 I I I
9 I I I I I I I
q I
3 Mpm20 ttm3 20 40 60 80 degw
Fig 1 SGI maskinsonderingsdiagram Sollentuna Spets 0 25 mm mantel 25 mm
Diagram of the SGI Sounding Machine Sollentuna Point diameter 25 mm sleeve 25 mm
101
H ) H = STATISKT TRYCK FRAringN JORDEN
= STATISKT TRYCK UPPIFRAringN MOT SPETSEN
Lp
PORVATTENSTROumlM
U = (TIDEN)
KAN VARIERA MELLAN - 1 OCH H) VAumlTSKA
UPPAringTRIKTAD MANTELKRAFT = Mu UPPAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Su
~--- ~
Ps =llmiddot(tpmiddotLp 116ml + 11P2(cf+Uls (6ml-
- qh 1 ( lt6micro2- hr2 l ~-- _
NEDAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Sn
Ps = Su + Mu - Sn
Fig 2 Faktorer som paringverkar spetsmotstaringndet vid trycksondering
Factors influencing point resistance at penetration testing
102
Sk loumlseggsbildning kan paringverka sonderingsmotstaringndet Loumlseggsbildning innebaumlr
att jord haumlftar vid spets eller mantel och daumlrvid oumlkar dess verksamma tvaumlrsnittsshy
yta
Vid olika tillfaumlllen har trycksonderingsdiagram kunnat tolkas och jaumlmfoumlras med
skjuvharingllfasthetsbestaumlmningar Fig 3 visar naringgra exempel paring kalibreringar
Av maumlttekniska skaumll aumlr spridningen stoumlrst vid smaring spetsmotstaringnd Varierande
portryck aumlr en trolig huvudorsak till spridningen Portrycket har i lera konstashy
terats oumlverstiga 1 bar ( ~ 10 Mpm2) vid nedpressning av en staringng (jfr Kallsteshy
nius amp Wallgren 1956 fig 8a-b) men kan ocksaring vara avsevaumlrt laumlgre beroenshy
de paring dilatans och permeabilitet hos jorden Specifika trycket paring spetsen har i
allmaumlnhet varit houmlgre aumln vad som skulle kunna kalkyleras utan haumlnsyn till de
makrogeotekniska foumlrharingllandena Naumlr spetsdiametern oumlkar relativt staringngdiameshy
tern minskar det specifika trycket Oumlkad mantellaumlngd oumlkar det specifika trycket
Roterande staringng minskar spetsmotstaringndet
Diagramtolkning
En faktor som verkat foumlrdroumljande paring utnyttjandet av trycksonderingstekniken i
Sverige har varit bristen paring vaumlgledning naumlr det gaumlllt att tolka diagrammen Haumlr
behoumlvs kunskap om de maskinella och drifttekniska faktorerna erfarenhet av
diagram i olika lagerfoumlljder och viss tolkningsskicklighet Tolkning av trycksonshy
deringsdiagram faringr en viss likhet med tolkning av flygbilder Man kan ta haumlnsyn
till maringnga olika faktorer (fig 4)
Regelbundna hack i kurvorna med t ex samma intervall som skarvstaumlngernas
laumlngd tyder paring att skarvningsfoumlrfarandet portrycket eller den fria staringngvikten
har paringverkat resultaten
Spetsmotstaringndets storlek kan antyda fasthet om det aumlr mycket houmlgt och loumlshet
om det aumlr mycket laringgt men man kan inte utan vidare paringstaring att det gaumlller en viss
jordart Fig 4 antyder vissa tolkningselement som man kan ha nytta av Man
maringste laumlgga maumlrke till att alternativa tolkningar aumlr moumljliga saringsom figuren antyder
Fig 5 visar tvaring mycket lika trycksonderingskurvor i moraumlnlera daumlr man i det ena
fallet har ett gyttjeskikt som endast kan urskiljas genom en naringgot jaumlmnare kurvdel
lttk Mpm2
4+---~---~Nc20
3 EV
2 +------middot -~
Nc
4 8 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERABAringLSTA SPETS C40MM MANTEL 40MM
o----------25 4 CM SPETSD I AMETER
103
((k Mpm2
LOumlS
8
6
4
2
e
E
e e
bull el
5 10
15
Nc =18
20 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERAJAumlRVA SPETS I 25 MM MANTEL 25 MM
lt9-----+----1--e= 1 200 400 BAR
SPETSMOTSTAringNO
SGI SONDERMASKIN I LERAAGNESBERG SGI SONDERMASKIN KALIBRERING I SAND INVERKAN AV OLIKA SPETSAR VID SPETS l25MM MANTEL 25MM SAMMA STAringNG
crk Mpm2 Nc =18
8
6
4
2
Cl
e Cl
e
e
bull
e e e e
bullf vbull bullbull
5 10 15 20 BAR SPETSMOTSTAringND
NILCON TRYCKSOND I LERA JAumlRVA
10 CM2 SPETS
Fig 3 Naringgra kalibreringar av svenska trycksonder
A few calibration tests of Swedish penetrometers
A
J
DJUP
104
50
F
E
)
A = TORRSKORPA I LERA
B = MARKYTA MED FRIKTIONSJORD C = LERA GYTTJA ELLER LOumlST LAGRAD SAND
D = FYLLNING AV SAND ELLER GYTTJA
SPECIFIKT SPETSMOTSTAringND 100 150
G---===i==
E = MEDELFAST LAGRAD SILT SAND GRUS ELLER TORV (KOMPRIMERAD)
F = FAST LAGRAD SILT SAND ELLER GRUS G = FAST LAGRAT GRUS ELLER MORAumlN H = FOumlRSTADIUM TILL MORAumlN J = KONTRASTRIK LAumlTTOLKAD KURVA
K = KONTRASTFATTIG SVAringRTOLKAD KURVA L = OumlVERGAringNG POSTGLAC IAL - GLACIAL LERA
~ l r
STEN
STAringNGSKARVNING VID OLIKA MASKINER OCH OLIKA SILTJORD
Fig 4 Exempel paring tolkningselement vid trycksondering
Examples of interpretation elements in penetration testing
My my M
mMnl
Mnl
m Mnl
G Mnl
mMnl
Fig 5
w
T
St
Mj
T
G
Fr
Fig 6
105
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Malmouml 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Malmouml (Southern Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Skutskaumlr 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Skutskaumlr1 (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
106
Fig 6 visar ett liknande fall daumlr gyttjan givit laumlgre och jaumlmnare spetsmotstaringnd
Torven kunde lika gaumlrna ha tolkats som friktionsjord eller torrskorpelera
I maringnga fall aumlr det laumlmpligt att fraringngaring den tolkningsteknik man aumlr van vid fraringn
viktsonderingen Man kan inte utan vidare skriva Ko (oorganisk kohesionsjord)
eller Fr (friktionsjord) Oftast kan man goumlra jaumlmfoumlrande studier av olika diagram
tagna paring ett visst omraringde och daumlrvid urskilja vissa typiska diagramdelar Fig 7
visar exempel paring en saringdan tolkning daumlr man har faringtt hjaumllp av intilliggande diagram
och av gles provtagning foumlr uttolkningen som annars varit mycket svaringr att goumlra
Observera att mantelmotstaringndets (M) genomsnittsvaumlrden delvis oumlverstiger uppmaumltshy
ta totalmotstaringnd Man har haumlr bl a foumlrsummat staringngviktens inflytande
En viss kaumlnnedom om geologiska tolkningselement somt ex torrskorpa av lera
oumlvergaringng mellan postglacial och glacial lera och svallade skikt ovanfoumlr botten -
moraumln underlaumlttar tolkningen Man har ocksaring stor nytta av att i tabellform som
ansluter sig till ett omraringdes koordinater i plan ange trycksonderingsresultaten
foumlr att faring baumlttre oumlverblick
Tolkning av trycksonderingsdiagram skulle kunna underlaumlttas om man beaktar
kompletterande iakttagelser En saringdan iakttagelse aumlr mantelmotstaringndets tillvaumlxt
med djupet Antingen observerar man det totala motstaringndet mot sondstaringngen
eller ocksaring infoumlr man en saumlrskild maumltmantel daumlr delmotstaringndet bestaumlms (jfr
andra artiklar i denna publikation) Relationen spetsmotstaringnd - mantelmotstaringnd
har i Vaumlsteuropa anvaumlnts som tolkningshjaumllp
En annan god hjaumllp aumlr att avlaumlsa portryckets permeabilitetens eller spetsmotshy
staringndets aumlndring med tiden Variationer antyder finkornig jord Man skulle slutshy
ligen kunna jaumlmfoumlra resultaten vid statisk maumltning i form av belastnings- och
avlastningsfoumlrsoumlk med kinetisk maumltning (
Behov av forskning
Fig 8 visar vissa faktorer vid trycksonderingsspetsar som behoumlver utredas
typiseras och standardiseras Man skulle i en framtid ha nytta av att sortera
upp moumljligheterna mera komplett Omedelbart boumlr man soumlka aringstadkomma en
provisorisk standardisering och typisering enligt foumlljande
L A
a =gt a
C
C
HAringL 72
50
--middot--
107
BAR 100
----
HAringL 77
D
A = FASTA YTLAGER AV TORRSKORPELERA
B = FAST LAGRADE SKIKT AV LERA MJAumlLA ELLER MO
C = NAringGOT LOumlSARE SKIKT AV LERAMJAumlLA OCH MO
D = FAST LAGRADE BOTTENSKIKT SANNOLIKT FRIKTIONSJORD
Fig 7 Trycksonderingsdiagram fraringn Mjoumllby 10 cm2 spets typ Nilcon
50
Penetration-test diagrams from Mjoumllby (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
BAR
BENAumlMNING
SKARVSTAringNG
MAumlT MANTEL
EVENTUELLT ROumlRELSEORGAN
MAumlTSPETS
108
KRAFTMAumlTNIN
f PORTRYCKSMAumlTNINGJ r(EVENTUELLT )
kPERMEAlLITET) a
ATT KLARLAumlGGA
STAringNGDIAMETER
OumlVERSKJUTANDE MANTELLAumlNGD
MAumlTMANTEL ELLER EJ
MANTELLAumlNGD
MANTELD I AMETER
EVENTUELLT AVSTAringND MELLAN SPETS OCH MAumlTMANTEL
VAumlRDET AV KRAFT ROumlRELSEMAumlTNING VID STATISKT PROV
EVENTUELL SPETSMANTEL
SPETSDIAMETER
SPETSVINKEL
VAumlRDET AV PORTRYCKSshyOCH ELLER PERMEABILITETSMAumlTNING
Fig 8 Spetsen som forskningsobjekt
N eed of research concerning the penetrometer point
Uppdelning i typldasser
Spetsformen
109
Maumltmantelformen och mantelns laumlge
Staringngdiametern
Arbetshastigheten
Foumlr detta behoumlvs vissa utredningar och vaumlgledande foumlrsoumlk
Forskning foumlr diagramtolknin_g_ boumlr syfta till att bygga upp en bank av tolknings -
element foumlr jordarter och geologiska profiler daumlr man beaktar enbart spetsshy
motstaringnd enbart mantelmotstaringnd enbart E-modul eller enbart permeabilitet
men ocksaring beaktar relationer mellan dessa variabler Man bygger laumlmpligen ut
systemet gradvis och boumlrjar med spets - och mantelmotstaringnden Arbetet boumlr paring
laringng sikt syfta till en handbok i diagramtolkning
Man vill helst kunna omsaumltta trycksonderingsresultat till praktiskt anvaumlndbara
geotekniska upplysningar Daring boumlr man frac12alJ~~ och statistiskt utvaumlrdera tryckshy
sonderingens korrelationer till skjuvharingllfasthet kompressibilitet E -modul paringlshy
baumlrighet och plattbaumlrighet Sannolikt kan man haumlr faring anvaumlndbara naumlrmevaumlrden i
varje fall foumlr oumlversiktliga bedoumlmningar Foumlr aumlndamaringlet behoumlvs ett stort antal
case records
Trycksondering foumlrekommer i stor utstraumlckning framfoumlr allt i Centraleuropa
och Vaumlsteuropa Behovet av forskning kan inte skaumlligen helt ldaras av ett saring litet
land som Sverige Mycket borde kunna utvinnas av ett organiserat internationellt
samarbete och daumlr boumlr man satsa forskningsmedel Varingr geologi aumlr dock i vissa
fall speciell och fordrar insatser ocksaring av oss sjaumllva
Slutkommentar
Avslutningsvis kan den uppfattningen framfoumlras att trycksonderingen har stora
moumljligheter att ge god och billig information om geotekniska foumlrharingllanden Den
aumlr vaumll vaumlrd att satsa forskningsmedel paring Det kan antas att utvecklingen haumlr i
landet kommer att leda till tre olika slag av trycksondering
1 Den stora maumlngden av sonderingar kommer laumlmpligen att klaras med snabbt
och billigt arbetande spetsmotstaringndsmaumltande sonder som ger diagram ungeshy
faumlr av den typ som maskinsonderingen nu ger
110
2 Som rutinsondering i varingra vanligaste loumlsa till medelfasta jordlagerfoumlljder
kommer man ocksaring att anvaumlnda elektroniska sonder med moumljlighet att
bestaumlmma spetsmotstaringnd och motstaringnd mot en saumlrskild maumltmantel Trolishy
gen kommer kompletterande bestaumlmningar att foumlrekomma i en del sonder
daring man har goda moumljligheter att aringstadkomma detta elektroniskt vid en och
samma neddrivning
3 I fastare lagring kommer man kanske att ha behov ocksaring av naringgon utlaumlndsk
metod som utvecklats foumlr anvaumlndning i foumlrborrade haringl
Summary
Self-recording penetration tests area Swedish speciality since the end of the 1940s
The diagrams contain much information but one must learn how to interprete them
Diagrams from calibration tests with the SGI Sounding Machine and the Nilcon
Penetrometer are shown Most specific point resistances are higher than calculated
theoretically Skin friction and speed of penetration must influence Values scatter
much in soft clays Variable pore-water pressure and low apparatus-sensitivity for
great penetration force also affect the results Penetrometer points must not have
diameters much larger than that of the extension rods
Some diagrams difficult to interpret are shown
Future research and further studies in Sweden should concentrate on~
1 Standardization of a few principles of penetration testing
2 Preparation of a handbook for evaluation of penetrometer diagrams
3 Testing out correlations between point resistance - skin friction in the first hand and possibly also pore pressure and stress-strain relationships
4 International collaboration
5 Direct correlation of test values to practical engineering data
Referenser
KALIBTENIUS T amp WALLGREN A 1956 Pore water pressure measurement
in field investigations R Swed Geot Inst Proc No 13
0 0
PAGAENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGS-
UTRUSTNING I SVERIGE
113
UTVECKLING AV BORROS TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING SAMT DATAshyREGISTRERING AV RESULTAT FRAringN FAumlLT- OCH LABORATORIEUNDERshySOumlKNINGAR
Direktoumlr Arnold Haumlgby Borros AB
Nedan ges en beskrivning av hur Borros AB som konstruktoumlr tillverkare och
foumlrsaumlljare av geoteknisk utrustning ser paring trycksonderingen som en framtidsshy
metod vid geotekniska undersoumlkningar Eftersom Borros sjaumllv ej utfoumlr geotekshy
niska undersoumlkningar maringste bedoumlmningarna ske helt efter det intresse som
varingra kunder visat foumlr varingrt utvecklingsprogram Givetvis begraumlnsas ocksaring beshy
doumlmningen till de moumljligheter Borros har att kunna uppfylla de oumlnskningar som
framstaumllls
Foumlr ca 10 aringr sedan skaffade Borros en hollaumlndsk trycksond med mekanisk
kraftoumlverfoumlring fraringn spetsen upp till markytan daumlr man kunde avlaumlsa trycket
mot spetsen paring en maumltklocka Under loppet av 4-5 aringr gjordes sedan sporadiska
borrningar med denna utrustning i de svenska jordarna i samarbete med varingra
kunder foumlr att ge en uppfattning om vilka resultat denna metod kunde ge Vi
fann under denna tid att metoden saumlkerligen kunde ha stort geotekniskt vaumlrde
Vi fann dock att maumltapparaten ej var tillraumlckligt noggrann foumlr sitt aumlndamaringl och
att den inte var tillraumlckligt rationell att arbeta med Borrningarna blev med
andra ord foumlr dyra Foumlr att raringda bot paring detta konstruerade vi en helt annorlunshy
da maumltutrustning som haumlr skall beskrivas
Fig 1 visar sjaumllva maumltinstrumentet som har fyra maumltomraringden med vars hjaumllp
man kan registrera krafter som paringverkar maumltspetsen Den kaumlnsligaste skalan
kan registrera en kraft av O 1 kg cm 2 foumlr en naringl roumlrelse av 1 mm och den groumlvs -
ta skalan en kraft av 4 kg cm 2 foumlr en naringlroumlrelse av 1 mm Eftersom naringlen kan
roumlra sig 100 mm saring blir maumltomraringdet i det foumlrsta fallet 01 - 10 kgcm2
och i
det senare fallet 4 - 400 kgcm2 raumlknat paring den maumltspets som vi idag har i
lager Sjaumllva instrumentet aumlr ej bundet till dessa maumltomraringden utan kan anvaumlnshy
das foumlr maumltning av snart sagt alla storlekar av tryck
114
Fig 1 Registrerande maumltinstrument typ Borro
Recording unit type Borro
115
Det som haumlr beskrivits gaumlller endast den maumltspets som idag finns i lager Oumlnskas en maumltspets foumlrt ex max 10 ton blir maumltomraringdet 125 - 1000 kgcm
2
oumlver de fyra olika skalorna Kostnaderna haumlrfoumlr aumlr desamma men kaumlnsligheshyten blir betydligt mindre aumln foumlr den foumlrra spetsen Skulle intresset daumlremot vara att maumlta tex max 1 ton blir maumltomraringdet 0025 - 100 kgcm
2 I detta
senare fall blir givetvis kaumlnsligheten stoumlrre aumln foumlr normalspetsen
Maumltspetsen (fig 2) har ett cirkulaumlrt tvaumlrsnitt av 10 cm2 och en spetsvinkel av 60deg Den aumlr helt sluten och aumlr taumlt mot saringvaumll vatten som jord Den har ej naringgra roumlrliga delar och den maumlter enbart jordens tryck mot den koniska spetsen
Fig 3 visar det enklaste saumlttet att driva ner maumltspetsen i jorden naumlmligen med hjaumllp av en vevdomkraft som kan ge ett tryck av 4 ton Trycket mot spetshysen registreras paring instrumentets mm-rutade papper (torrnaringlsmetoden) genom att naringlen roumlr sig i rak linje fraringn vaumlnster till houmlger Spetsens laumlge i djup marshykeras genom papperets roumlrelse som kan varieras med 110 eller 1100 dvs 1 m roumlrelse av spetsen kan antingen ge 10 cm eller 1 cm roumlrelse av papperet Man kan under borrningens garingng goumlra anteckningar paring papperet med vilken penna som helst Naumlr borrningen aumlr klar kan protokollet kopieras i oumlnskat antal paring tex en Xerox-apparat Den dyrbara uppritningen kan saringledes undvikas Naringgra foumlrskoumlningar av protokollet som ibland sker vid uppritningen blir saringshyledes omoumljliga att goumlra
Vill man ha stoumlrre nedpressningskraft aumln 4 ton finns det motordrivna hydraushyliska domkrafter med en kapacitet av upp till 30 ton i lager
Vid ett besoumlk av professor De Beer fraringn Belgien sommaren 1972 diskuterades sondutrustning ingaringende och flera synpunkter erhoumllls Bl a har besoumlket mynnat ut i nykonstruktion av en spets som haumlr skall beskrivas mera i detalj
Spetsen har liksom tidigare en konvinkel av 60deg men tvaumlrsnittsarean aumlr 10 cm2 paring en laumlngd av 1 m oberoende av om friktionsmaumltning skall ske eller ej Skall friktionsmaumltning ske boumlr maumltkroppen foumlr denna maumltning vara placerad 05 m ovanfoumlr spetsen och den boumlr vara mellan 100 och 300 cm2 Den stora differensen torde bero paring olika oumlnskemaringl Eftersom maumltkroppen har ett tvaumlrshysnitt av 10 cm2 blir maumltkroppens omkrets ca 112 cm och dess laumlngd ca 9-27 cm
Fig 2 Maumltspets
Penetrometer point
Fig 3 Handdriven trycksonderingsshyutrustning
Hand-operated penetrometer equipment
J--1 J--1 a
117
Om man vaumlljer den kortare maumltkroppen faringr man en orolig maumltkurva som
registrerar tunna skikt av jordarter med annan friktion Vid den laringnga maumltkropshy
pen faringr man en lugnare kurva som ej saring starkt markerar de tunna jordlagren
Det aumlr aumlven bekant att neddrivningshastigheten aumlr av stor betydelse En neddrivshy
ningshastighet av 1 m per min har visat sig laumlmplig Det kan kanske anses att
denna relativt laringngsamma neddrivningshastighet skulle staumllla sig dyrbar men saring
aumlr icke fallet Under foumlrutsaumlttning att undersoumlkningen skall ske med kontinuerlig
neddrivning och s k flygande skarvning av borrstaumlngerna saring tar neddrivningen
av ett normalt borrharingl icke mer aumln 10-20 min
Ytterligare en omstaumlndighet som kanske inte paringverkar sjaumllva borrningen men
vaumll dess bedoumlmning aumlr skrivarnaringlens hastighet oumlver papperet En alltfoumlr snabb
skrivarnaringl goumlr laringnga hastiga utflykter oumlver papperet och registrerar onoumldigt
smaring hinder foumlr provspetsen En alltfoumlr laringngsam skrivarnaringl hinner icke med att
registrera vaumlsentliga hinder saringsom tunna lager av sand eller lera Vi har funnit
att en hastighet paring skrivarnaringlen av 5 cm per sek aumlr laumlmplig foumlr att ge en laumltt
laumlsbar registrering av foumlrloppet
Som synes aumlr det angelaumlget att snarast standardisera ovannaumlmnda maringtt och foumlreshy
teelser naumlr det gaumlller sjaumllva maumltspetsen och foumlrfarandet vid sonderingen Om
detta ej sker kan utvecklingen inom geotekniken komma in paring felaktigt sparingr
som aumlr till skada foumlr verksamheten Naringgon standardisering av saumlttet att maumlta
sjaumllva trycket eller friktionen oumlnskas ej ej heller saumlttet att foumlra upp dessa maumltshy
vaumlrden till registreringsapparaten Naturligtvis boumlr kraven paring sjaumllva maumltnogshy
grannheten anges i en standard laumlmpligen daring i form av en viss -sats av det
totala trycket mot maumltkropparna
Eftersom trycksondering i den haumlr noggranna formen knappast utfoumlrs i Sverige
idag aumlr det moumljligt att maumltutrustningen aumlr en smula dyr och komplicerad foumlr
att anvaumlndas endast till detta aumlndamaringl Det kan emellertid antas att databehandshy
ling av erharingllna resultat fraringn saringvaumll faumllt som laboratorier inte ligger saring saumlrskilt
laringngt framfoumlr oss Av denna anledningen har firman konstruerat ett instrument
som kallas GEODATAPLOTTER fig 4 Med detta instrument kan ett visuellt
protokoll i A4-format uppritas med hjaumllp av en specialkonstruerad multi-skrishy
vare med sifferkodifiering av samtliga standarduppgifter i protokollets huvud
och 2-siffrig kod foumlr alla iakttagelser under sonderingen Samtidigt som detta
118
Fig 4 Geodataplotter Instrument foumlr registrering av geotekniska faumlltshydata
Geodata plotter Instrument for recording geotechnical field data
119
sker kan via en kabel ansluten till instrumentet alla dessa uppgifter antingen
oumlverfoumlras till en 8-haringls remsstans i faumllt eller direkt till en datacentral via
MODEM-utrustning ansluten till telefonlinje Foumlr att ett saringdant instrument
skall vara ekonomiskt foumlrsvarbart har det konstruerats saring att praktiskt taget
all slags sondering kan registreras paring det saumltt som haumlr naumlmnts
Fig 5 a-f visar sex protokoll oumlver naringgra av de vanligaste undersoumlkningsshy
metoderna som i foumlrsta hand kommer att kunna registreras med detta
instrument
a trycksondering
b viktsondering
c hej ar sondering
d jord-bergsondering
e vingborrning
f inklinometermaumltning
Hur kan denna nyi metod foumlr try_cksonderh1g__g-0ras ekonomiskt anvaumlndbar
I dagens laumlge fraringgas fraringn flera haringll efter utrustningar som kan hanteras endast
av en man Foumlr naumlrvarande finns saringvitt bekant inga bestaumlmmelser som
hindrar att en man arbetar med motorsaringg eller koumlr traktor Daumlrfoumlr tror jag
inte att det aumlr foumlrbjudet att saumlnda endast en man i faumllt foumlr att goumlra en borrning
I varje fall aumlr detta riskfritt saring laumlnge det finns annan arbetande personal inom
houmlr- och synharingll Man kan daumlrfoumlr konstruera en rad enmansmanoumlvrerade utshy
rustningar varav haumlr skall beskrivas detaljer som houmlr till en saringdan utrustning
med vars hjaumllp en trycksond av den typ som haumlr beskrivits skall kunna manoumlvshy
reras av en man
Fig 6 visar en domkraft med vilken en man paring hydraulisk vaumlg kan trycka ner
en borrstaringng i jaumlmn takt till oumlnskat eller moumljligt djup Hydraulmotorn driver
samtliga friktionshjul som alla aumlr staumlllbara och placerade i zick-zack saring att en
varierande staringngdiameter icke kan skada borrstaringngen genom onormalt valsshy
tryck Denna domkraft aumlr placerad laumlngst fram paring dragstaringngen till en enaxlig
slaumlpvagn som kan kopplas till en vanlig jordbruks- eller skogstraktor foumlrsedd
med naringgon form av stoumlrthytt
~ N
s 11 i
a) Trycksondering
om~ oo 00100 1m mm oo mm 1m 1m 1
o--
151--
221-+-1+-H--t-H-l -middot+--++++-+--middot-
~-1J++i-l++++t+middotmiddotfi-+H
Static penetrometer sounding b) Viktsondering
Weight sounding c) Hej arsondering
Dynamic sounding
Fig 5 a-c Exempel paring olika diagram som kommer att kunna uppritas av geodataplottern
Examples showing diff erent diagrams which will be recorded by the geodata plotter
--
1-1 Ni 0
ltI
+ prrk~ 10deg 20deg 30deg
tmiddot-tmiddotmiddotmiddotjmiddotmiddotl--1middot-I
i-1-t - -1--
4 -t-t-t---t--7-JH t-middot-~-t-l- l- -l-middotlmiddot-J--1-l-+ +-1--1~-1-
5 i--+--1-4-+-+--t- 1--+~1- +-+ -1
6-- 1middot---- 1-t-
H-t
H-r-1+
9---l--+--4-+- H-+t--101--1--t- lmiddot-+-1-1
ll-1---1-
12
d) Jord-bergsondering Soil- and rock sounding
e) Vingborrning Vane boring
f) Inklinometermaumltning Inclinometer measuring
Fig 5 d-f Exempel paring olika diagram som kommer att kunna upp ritas av geodataplotten1
Examples showing different diagrams which will be recorded by the geodata plotter
+-
t7-t--
I- NI I-
122
Fig 6 Hydrauldriven valsdomkraft
Hydraulic driven rolling jack
123
En saringdan slaumlpvagnsenhet visas i fig 7 daumlr all utrustning foumlr en trycksondering
finns och befinner sig under neddrivning Garingngen foumlr ett borrharingls utfoumlrande blir
daring foumllj ande
Operatoumlren koumlr traktorn saring att maumltspetsen kommer rakt oumlver den plats daumlr
sonderingen skall ske Han garingr sedan oumlver till slaumlpvagnen och lyfter med hjaumllp
av markstoumldens domkrafter slaumlpvagnen saring houmlgt att lasten vilar uteslutande paring
stoumlden och saring att slaumlpvagnens golv aumlr horisontellt Daumlrefter goumlr han fast stagshy
kaumlttingarna i traktorns stoumlrthytt och driver upp den fraumlmre domkraften saring att
stagkaumlttingarna spaumlnns och att trycket paring de bakre stoumlden blir praktiskt taget
noll Ett stelt system har daumlrvid erharingllits som aumlr tillraumlckligt stumt och tungt
foumlr att kunna anvaumlndas som motharingll vid sjaumllva nedtryclmingen Denna sker nu
med hjaumllp av friktions domkraften och med 11flygande II skarvning Trycket mot
spetsen och friktionen mot spetsens sidor foumlrs som elektriska impulser genom
kabeln till instrumentet som ger dels en bild av foumlrloppet paring protokollet dels
stansning av en haringl remsa med vars hjaumllp erharingllna maumltdata kan utvaumlrderas i en
foumlr aumlndamaringlet programmerad datamaskin Naumlr sonderingen aumlr faumlrdig sker
uppdragning genom att rotationsriktningen vaumlnds paring hydraulmotorn och avskarvshy
ningen sker enligt den flygande principen
Hela denna slaumlpvagn kan byggas in och foumlrses med lyse och uppvaumlrmning och
kan paring saring saumltt bli en praktisk och attraktiv arbetsplats
Utvecklingsarbete aumlr igaringng aumlven foumlr den oumlvriga delen av firmans utrustningar
saring att samtliga svenska borrmetoder och laboratorieundersoumlkningar kan drivas
av en man och resultatet kan registreras i ovan beskrivna instrument foumlr vidare
behandling i datamaskin och lagring i databank
Summary
BORROS AB is specialist in geotechnical equipment which is for the main part
used in the Northern countries of Europe During about ten years the Company
has carried on research and production of the equipment shown in the figures
of the article
This progress has resulted that the Company now can offer a penetrometer
equipment where the pressure on the measuring rod is transferred as electric
124
le-
i ~~ltMt
I
~1c_TION -rBo-Rlii_O_E_U_lteTR-JC-AL_PE_N_E1C_Ro_N_ET-Elgt-=l-c=-~-=--=---=----_~
7r-i o~-_ f
OIAGIMN I-~~= -N-G-EN-JOuml-RS-FI-RM-AN_B_OR-RO_S_1_B t-------1
~-~ bullbull ~ -----~ - bullbull middot~ 1o7Z 1lJJ(
Fig 7 Borras el-trycksonderingsutrustning monterad paring slaumlpvagn
Borras electrical penetrometer equipment Trailer arrangeshyments
A Enaxlig slaumlpvagn att kopplas till traktor eller jeep Den elektriska utrustningen foumlr sondering aumlr monterad paring slaumlpvagnen Nedpressshyningskraft 4 ton utan foumlrankring
B Traktor eller jeep
C Justerbar kedja vilken foumlrenar s] aumlpvagn och traktor till ett stelt system under neddrivningen (Kedjan faringr ej vara ansluten under transport)
D Domkraft avsedd foumlr att spaumlnna kedjan C
E Tvaring domkrafter avsedda foumlr fixering av slaumlpvagnen i horisontellt laumlge
F El-trycksonden under neddrivning
G Anordning foumlr kontinuerlig neddrivning och uppdragning av sonden
H Plats foumlr sondstaumlnger
I Sjaumllvregistrerande instrument
K Kabel mellan sond och instrument
L Manoumlverpanel foumlr neddrivning och uppdragning samt foumlr domkrafter
M Hydraulaggregat foumlr G och domkrafterna
125
A Single axle trailer for towing after a tractor or jeep All equipment for el-penetration test is mounted on the trailer and penetration can be made up to a pressure force of 4 tons without any anchoring
B Tractor or jeep
C Adjustable chain which links the trailer and tractor to a fixed system of non-bending when operating with the penetrometer (The chain must be disconnected during transport)
D Hydraulic jack to stress the chain C
E Two hydraulic jacks to fix the trailer in a horizontal position
F El-penetrometer ltluring operation
G Push- and pull devices for continuous driving of penetrometer
H Place for sounding rods
I Self-recording instrument
K Cable from probe to instrument
L Operating panel for push- and pull devices and for hydraulic jacks
M Hydraulic unit for G and the jacks
impulses through a wire conductecl within the drill rod to a specially designed
recorder which on a diagram paper can register pressures between O 025 -
1000 kpcm2
Borros is also developing a special instrument called GEODATAshy
PLOTTER which besides what is related above can transfer all necessary data
from a field work to a 8-holes tape perforator in the field or via MODEMshy
equipment connected to the telephone net can transfer field work data directly
to a data central This latter equipment can even be used for recording when
performing penetration tests with other types of equipment existing in the
Nordic countries
127
NILCONS NYA GEOTEKNISKA FAumlLTUTRUSTNING Teknologie licentiat Sven Nilsson Nilcon AB
Maringlsaumlttningen foumlr utvecklingen av Nilcons nya geotekniska borrutrustning har
varit att denna ensam skall kunna klara huvuddelen av erforderliga faumlltarbeten
paring ett vetenskapligt riktigt effektivt och ekonomiskt saumltt Utrustningen har
byggts upp kring en trycksonderingsmetod som gjort det moumljligt att aumlven utshy
foumlra exempelvis provtagning vingborrning roumlrdrivning haringl tagning och rotashy
tionsborrning
En icke ovaumlsentlig del av utvecklingsarbetet har varit att framtaga ett laumlmpligt
fordon utformat foumlr sitt speciella geotekniska aumlndamaringl Daumlrigenom har man
kunnat inte endast rationalisera faumlltarbetet utan aumlven skapa baumlttre foumlrutsaumlttshy
ningar foumlr noggrannare tillfoumlrlitligare och effektivare provningar Utveckshy
lingsarbetet har skett i samarbete med ingenj oumlrsfirman Jacobson amp Widmark
Borrfordon
Fordonet har gjorts handdrivet foumlr att erharinglla maximal framkomlighet Denna
vagn eller raumlttare sagt handdrivna arbetsplattform aumlr foumlrsedd med tre
hydrauliska stoumldben med vilka plattformen snabbt kan instaumlllas horisontellt
oumlver borrharinglet (fig 1) Paring plattformen finns foumlrutom borrutrustningen allt
erforderligt borrmaterial samt hj 1ilpmedel saringsom el varmvatten arbetsbaumlnk
diskho m m I oumlvrigt gaumlller foumllj ande data foumlr bandvagnen
Bredd ca 20 m
Laumlngd ca 35 m
Vikt ca 3500 kg
Markfrigaringng 035 m
Hastighet 0 - 10 kmh
Vaumlndradie ca 1 m
Marktryck ca O 15 kpem 2
Vagnen aumlr foumlrsedd med dragkrok och har en dragkraft paring ca 4 ton
128
Fig 1 Banddrivet fordon med plattform foumlr borrutrustning
Tracked vehicle with working platform and boring equipment
129
Trycksonderingsutrustning
Den nya trycksonderingsutrustningen aumlr en vidareutveckling av Nilcons tidigare
trycksond med kontinuerlig registcering Utvecklingen bestaringr i huvudsak i att
maumlt- och registreringsmetoden foumlrfinats samt att kapaciteten oumlkats Dessutom
har sondutrustningen saringsom tidigare naumlmnts utformats saring att man paring ett
effektivt saumltt kan utfoumlra andra vanliga faumlltarbeten
Maumltning av spetsmotstaringndet
Foumlr maumltning av spetsmotstaringndet har vi valt samma metod som vid SGIs autoshy
matsond (trycksond) dvs staringngen vrids ner i marken i en bestaumlmd stigning
Daumlrvid maumlts baringde den totala vertikala neddrivningskraften och den horisontella
komposanten av mantelfriktionen (fig 2) I instrumentet har inbyggts en autoshy
matik som automatiskt subtraherar mantelfriktionen fraringn den totala neddrivshy
ningskraften varvid spetsmotstaringndet direkt registreras Till skillnad fraringn SGIs
automatsond har stigningen paring mar1telns skruvroumlrelse gjorts mycket mindre
naumlrmare bestaumlmt 197deg foumlr s6 335 mm borrstaringng Foumlrdelen med ~etta aumlr att
man minskar mantelfriktionens vertikala komposant och oumlkar den horisontella
Daumlrigenom blir den vertikala mantelfriktionens komposant i foumlrharingllande till den
totala neddrivningskraften mindre Paring detta saumltt erharinglls en avsevaumlrt baumlttre maumltshy
noggrannhet Det medfoumlr ocksaring att en stoumlrre del av neddrivningskraften garingr till
spetsen
Foumlr att detta maumltsystem skall fungera maringste man ha en noggrant fixerad skruvshy
roumlrelse Detta har kunnat erharingllas genom att den vertikala matningen sker
medelst 2 kulskruvar som mekaniskt har kopplats ihop med rotationen Matshy
ningen med kulskruvar har ocksaring valts foumlr att erharinglla en jaumlmn och deformashy
tionsstyrd neddrivning Foumlr automatsonden gaumlller i oumlvrigt foumlljande data
Maximal upp- och neddrivningskraft
Drivhastighft
Maximalt vridmoment
Rotationshastighet
Genomgaringngen i vaumlxellaringdan
14 ton
O - 6 mmin
75 kpm
0 - 200 rmin
s6 105 mm
Rotationsdelen kan kompletteras saring att ett maximalt vridmoment av 175 kpm och
en rotationshastighet av upp till 8 00 r min erharinglls
130
s
Fig 2 Principfigur Sondstaringngen drivs ner i en laringst skruvshyroumlrelse med en bestaumlmd stigning av 19 7deg Den horisontella komponenten FH och den vertikala S + Fv maumlts Paring instrumentet registreras automashytiskt spetsmotstaringndet S Mantelfriktionen FH kan ocksaring maumltas
Principle diagram The boring rod is driven down in a locked screw motion with a rise of 19 7deg The horizontal component FH and the vertical S + Fv will be measured On the instrument the point reshysistance S is automatically recorded The skin fricshytion component F H can also be measured
131
Saringsom standard anvaumlnds en haringlad borrstaringng med ytterdiametern i 33 5 och
innerdiametern i 15 mm Andra staringngdimensioner kan anvaumlndas varvid endast
en mindre omstaumlllning av instrumentet behoumlver utfoumlras
Maumltsystemet aumlr mekaniskt med en rak fjaumlder som kraftgivare Instrumentet
registrerar upp till 3 000 kp vertikalkraft och 75 kpm (alt 175 kpm) vridmoshy
ment Registreringsbredden paring papperet aumlr 100 mm och olika kaumlnslighet kan
instaumlllas fraringn 500 kp till 3 000 kp foumlr fullt utslag
Denna borrutrustning kan anvaumlndai foumlr ett flertal andra faumlltarbeten saringsom
1 Vingborrning Utrustningen kan direkt anvaumlndas foumlr vingborrning varvid
registrering kan ske med trycksondinstrumentet Man erharingller daring en ortoshy
gonal registrering Vridmomentkapaciteten aumlr 75 kpm (alt 175 kpm) vilket
aumlr mycket houmlgre aumln foumlr Nilcons tidigare manuella vingborr vars vridmoshy
mentkapacitet aumlr 12 kpm
2 Provtagning med St I Genom att anvaumlnda haringlade staumlnger kan den vanliga
provtagaren St I anvaumlndas endast med komplettering med ett mellanstycke
3 Skruvprovtagning och haringltagni~ med skruv upp till 300 mm diameter
Oumlnskad skruvstigning kan instaumlllas hydrauliskt
4 Upp- och neddrivning av olika borrstaumlnger upp till 100 mm diameter
5 Rotationsborrning Rotations- och drivhastighet kan instaumlllas var foumlr sig
och mycket noggrant Kulskruvmatningen medfoumlr en mycket jaumlmn nedmatshy
ning som aumlr oumlnskvaumlrd vid exempelvis diamantborrning
6 Hydraulisk bergborrning Utrustningen aumlr foumlrsedd med tvaring separata hydshy
rauliska pumpar som moumljliggoumlr direkt anslutning till en hydraulisk slagshy
maskin
Trycksondspetsens utformning
Eftersom sondering sker i okaumlnda och mycket varierande jordlager och under
varierande foumlrharingllanden aumlr det naturligt att det uppstaringr problem att ta fram en
utrustning och i varingrt fall en laumlmplig spets som kan taumlcka in huvuddelen av
erforderlig sondering i enlighet med den inledningsvis naumlmnda maringlsaumlttningen
132
I detta syfte har naringgra olika utfoumlranden paring spetsar provats Det enklaste utfoumlran -det (fig 3) aumlr en 10 cm2 spets med 60deg kon i enlighet med ASTMs foumlrslag till standard Spetsen kan antingen rotera med staringngen eller frikopplas fraringn rotation Ovanfoumlr spetsen har borrstaringngen foumlrsetts med en 250 cm2 mantel som vid nedshydrivning foumlljer med borrstaringngens roumlrelse men som kan frigoumlras foumlr maumltning av den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen Denna maumltning sker intermittent vid oumlnskat tillfaumllle
Ett av problemen med trycksondering i loumlsa och sensitiva leror aumlr att saringvaumll spetsmotstaringnd som mantelfriktion blir mycket smaring Vid exempelvis en skjuvshyharingllfasthet paring 1 - 2 Mpm
2 blir det totala spetsmotstaringndet omkring 10 - 20 kp
Detta aumlr vaumll litet om en tillraumlcklig noggrannhet skall kunna erharingllas foumlr anvaumlndshyning av spetsmotstaringndets vaumlrde vid utvaumlrdering av lerornas skjuvharingllfasthet Daumlrfoumlr har vi ocksaring arbetat med en stoumlrre spets paring 50 cm2 se fig 4 En saring stor spets minskar dock kraftigt sonderingsutrustningens moumljlighet att traumlnga igenom haringrdare lager Vi har daumlrfoumlr provat en spetskonstruktion daumlr den stora 50 cm2 spetsen kan frikopplas vid de haringrdare lagren varefter borrningen kan fortsaumlttas med 10 cm2 spetsen
En annan svaringrighet med trycksonderingen aumlr att man foumlr att kunna trycka igenom de haringrdaste lagren behoumlver en mycket houmlg tryckkraft paring upp till ca 1000 kpcm
2
Huvuddelen av de haringrda lagren synes man dock kunna trycka igenom redan vid ca 300 kpcm2 Detta motsvarar den kapacitet som utrustningen har utan att borrvagnen behoumlver foumlrankras Foumlr lager med ett stoumlrre spetsmotstaringnd aumln 300 kpcm2 aumlr man i foumlrsta hand intresserad av lagrets tjocklek och kanske inte saring mycket av spetsmotstaringndets exakta storlek Foumlr att i saringdana lager kunna fortsaumltta borrningen naumlr trycksondens maximala kapacitet uppnarings kan man oumlvershygaring till rotationsborrning Foumlr detta aumlndamaringl har anvaumlnts en fast spets som aumlr foumlrsedd med tre haringrdmetallkammar anbringade runt spetsen i samma stigning som skruvroumlrelsen vid trycksondering (fig 5) Naumlr den erforderliga drivkraften blir houmlgre aumln ca 3000 kp kan borrningen fortsaumltta genom att rotationshastigheten oumlkas i foumlrharingllande till neddrivningen Daumlrvid kommer kammarna att ge spetsen en god borreffekt och de haringrda lagren kan penetreras Under denna rotationsshyborrning registreras spetsmotstaringndet och sjunkningen som kan vara av vaumlrde vid utvaumlrdering av jordlagrens egenskaper Aumlven den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen kan maumltas Efter genomgaringngen av de haringrda lagren kan man direkt aringtergaring till ren trycksondering Vi tror att denna spetsutformning i kom-
Fig 3
133
A = 250an2
Standardspets Spetsarea 10 cm2bull Ovanfoumlr spetsen
foumlrsedd med friktionsmantel med 250 cm2 area Mantelfriktionen kan maumltas intermittent
Standard point Point area 10 cm2
bull Friction sleeve above the point of 250 cm2 The skin friction can be intermittently measured
134
I I
I I
I I
I I middotllt-t1
Y I I I
A= 50cm2
Fig 4 I mycket loumlsa lager anvaumlnds en stoumlrre spets med 50 cm2
area Naumlr haringrdare lager narings frikopplas den stoumlrre spetshysen och borrningen kan fullfoumllj as med den mindre spetsen (10 cm2)
2 In very loose layers a larger point of 50 cm can be used When reaching harder layers this point can be disengaged and the boring can be continued with a 10 cm2 point
135
SNITT A-A
Fig 5 Foumlr att oumlka nedtraumlngningsfoumlrmaringgan har spetsen foumlrsetts med haringrdmetallkammar placerade med samma stigning som skruvroumlrelsen I haringrda lager kan rotationsborrning tillgripas varvid kammarna ger god borreffekt
For increasing the penetration capability the point has been equipped with hard metal ridges located in the screw motion direction In hard layers one can change over to rotation boring The ridges then provide a good boring effect
136
bination med en frikopplingsbar 50 cm2 spets aumlr en mycket god loumlsning Daumlrshymed kan man taumlcka in ett mycket brett register fraringn de loumlsaste leror till de haringrdaste jordlager utan att i naringgon stoumlrre utstraumlckning goumlra avkall paring de vetenshyskapliga oumlnskemaringlen eller fraringn den foumlreslagna ASTM-standarden Den enda skillnad som erharinglls med en fast spets med kammar aumlr att huvuddelen av manshytelfriktionen runt spetsen ej kommer med i spetsmotstaringndet Man faringr daumlrigenom ett mer renodlat spetsmotstaringnd vilket maringhaumlnda kan vara av stort vaumlrde
Summary
The equipment consists of a tracked vehicle (working platform) on which an automatic prober is mounted (Fig 1) Vehicle as well as the boring equipment are hydraulically driven
The vehicle is constructed for driving in very difficult terrain while carrying necessary equipment The vehicle weights 3500 kg with a ground-pressure of 015 kpcm2 Width = 2 m length = 35 m
The automatic prober can perform the following
Penetrometer tests Mechanical measuring and continuous recording of point resistance and skin friction above the point The boring rod is rotated downshywards with a screwing motion and the instrument records the point resistance (Figs 2 - 5) The method is adapted to the proposed ASTM standard Point resistance up to 3000 kp can be measured at various scale readings
Vane testing Recording of undisturbed shear strength and sensitivity Torque capacity 75 kpm alt 175 kpm
Sampling Piston sampling with for instance St I Auger sampling with max diameter 300 mm
Rotating probing Diamond bo ring
Max driving force 14 ton
Max torque 75 kpm alt 175 kpm
Max rotation speed 200 rm alt 800 rm
137
GEOTECHS AKUSTISKA PENETROMETER
Civilingenjoumlr Per Jonell Geotech AB
Foumlr att foumlrenkla utfoumlrandet av trycksondering har en ny typ av trycksond-maumltshy
spets konstruerats Trycksonden maumlter spetskraften och friktionen kontinuershy
ligt Spetsens area aumlr 10 cm2 och friktionshylsans yta 200 cm2 Friktionshylshy
san aumlr placerad omedelbart ovanfoumlr maumltspetsen som har en konvinkel paring 60deg
De uppmaumltta krafterna fraringn spets och friktionshylsa saumlnds upp till markytan
som akustiska signaler i staringlstaumlngerna Foumlr sjaumllva kraftmaumltningen anvaumlnds
maumltare av typ svaumlngande straumlng Inga elektriska kablar ned till maumltsonden
behoumlvs Detta foumlrenklar i houmlg grad faumlltarbetet och goumlr trycksonderingen mycket
snabbare aumln vid de elektriska trycksonder daumlr man aumlr tvungen att trauml kablar
genom roumlr
Maumltsonden har en diameter av 35 5 mm och en laumlngd av 1 200 mm (Se fig 1)
Den laddas med 5 smaring transistorbatterier Dessa raumlcker foumlr ungefaumlr 10 timmars
arbete
Maumltsonden trycks ned i marken medelst paringskruvade staringlstaumlnger exempelvis med
diameter 25 mm Om man saring oumlnskar kan groumlvre staumlnger anvaumlndas De akusshy
tiska signalerna fraringn maumltsonden aumlr saring kraftiga att man i det nuvarande utfoumlrandet
utan svaringrighet kan trycksondera ned till 50 m djup
Maumltutrustningen har 4 maumltomraringden foumlr spetskraft 0 - 2000 kp 0 - 1000 kp
0 - 500 kp 0 - 250 kp
I sitt nuvarande utfoumlrande kan trycksonden utfoumlras foumlr en max spetskraft av
5 ton Vid friktionsmaumltningen har man 4 maumltomraringden till foumlrfogande 0 - 400 kp
0 - 200 kp 0 - 100 kp 0 - 50 kp
Friktionsarean aumlr som foumlrut naumlmnts 200 cm2
E E
0
sect 0 u
138
Sondstaringng ltJ 25mm
Ljudsaumlndare
Batterirum 5st batterier ltJ 25mm laumlngd 49mm
Elektronik
Kraftmaumltare
Friktionshylsa 200cm2 yta
Spets med vinkel 60deg
_ ~ 355 mm
Fig 1 Maumltsond
Measure probe
E
0
2
3
4
a 5
0 6
7
8
9
10
- gt r l
-(_
0 2 4 6 8 10
Spetskraft MPa
139
i
V
(
- -r-~ -
0 2 3 4 5
Friktion N cm2
Fig 2 Diagram uppritade av 2-kanalskrivare
Diagrams drawn by a 2-canal recorder
Fig 3 Borrutrustning monterad paringen handvagn
The boring equipment mounted on a tracked vehicle
140
De akustiska maumltsignalerna fraringn trycksonden spetskraft och friktion uppfaringngas
vid markytan av en mikrofon och leds via en elektronikenhet till en 2-kanalig
skrivare daumlr spetskraft och friktion registreras Skrivarens pappersframmatshy
ning styrs av sondens nedtryckning saring att tvaring kontinuerliga kurvor i avseende
paring djupet erharinglls Vanligen motsvarar 10 mm pappersframmatning en nedtryckshy
ning av 1 m Skrivaren aumlr saring utformad att den automatiskt registrerar vilket
maumltomraringde som anvaumlnds foumlr spetskraft- resp friktionsmaumltning
Utrustningen kan anvaumlndas i samband med olika typer av nedtryckningsanordshy
ningar Den aumlr saring enkel att skoumlta att den kan anvaumlndas kommersiellt vid tryckshy
sonderingar
Vid en saringdan sondering gjordes vid ett tillfaumllle 130 haringl med djup av 3 - 12 m
under en tid av 4 dagar
Fig 2 visar naringgra kurvor i naturlig skala uppritade av utrustningens 2-kanalshy
skrivare
I fig 3 visas utrustningen monterad paring en bandvagn typ Geotech
DISKUSSIONER
143
FELTKOMPRESSOMETER OG TRYKKSONDERING FOR BESTEMMELSE AV STYRKEPARAMETRE
N Janbu amp K Senneset Univ i Trondheim NTH (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
Innledning
Ved varingrt institutt er det i de siste 5-6 aringr utviklet og pri6vd et utstyr for in situ
maringling av jordarters setningsegenskaper feltkompressometeret Dette er i
prinsippet en belastningsplate som gir forholdet last-setning og tid-setning for
hvert lasttrinn
Kompressometeret kan ogsaring anvendes til aring fremskaffe brudd i jordarten det
plasseres i Dersom man samtidigt kan utvikle gode teoretiske li6sninger for
bruddproblemet saring kan disse li6sninger brukes til aring bestemme styrkeparashy
metrene Feltkompressometret videreutvikles hos oss med dette for i6ye
Fra skruplate til trykksonderingsspiss er det et relativt lite sprang i dimensjon
Fordelene ved trykksondering i denne sammenheng er mindre kraftbehov ved
bruddbelastning og en enklere nedf~ring
Den vesentligste forskjell er at skruplaten blir trinnvis belastet opp mot brudd
mens man ved trykksondering utvikler brudd ved kontinuerlig nedpressing med
en valgt hastighet
Den statiske situasjon er derfor enklere aring kontrollere ved skruplaten men dershy
som man innbygger statiske pri6vebelastninger ved trykksonderingen kan man
muligens oppnaring det samme
Teoretisk bakgrunn
Fig l vi ser i prinsipp grunnlaget for den teoretiske behandling av problemet
9sf
144
T
c 9o=----
9 I
ltP
r 1111 Po
ltI- 0 I o -tgtl I
Fig 1 Prinsippskisser
Key sketches
9sf -------~------gt-
Cj s f
9sf==Nqfmiddot Po+ (Nqf-1) middot90
9s fo == ( Nqf - l ) middot 9o
9 t bull bull~ ~ I C I== s 0 I 8 y ()
N9f- l
hvor tgltP finnes av Fig3
P01
naringr N 0 f er bestemt I
Fig 2 Lisning av styrkeparametre ut fra bruddbelastningsdiagram
Determination of strength parametres c and tan tp from point resistance q f versus effective overburden p
S 0
(J
145
Skissen til venstre i figuren viser en spiss belastet til bruddspenning qsf i et nivaring med effektivt overlagringstrykk p 1
bull I spenningsdiagrammet til hfl)yre er 0
disse verdier avmerket
Av diagrammet kan en ut fra likedannede trekanter utlede ffl)lgende relasjon
(1)
der Nqf = brereevnef aktor ved brudd
Fig 2 viser hvordan forsfl)ksresultatene fremstilles Spissmotstanden (bruddshybelastningen) avbildes i forhold til effektivt overlagringstrykk
I homogene avsetninger vil en kunne finne et tilnrermet rettlinjet forhold gjennom hele profilet Er det lagdeling vil en ofte finne karakteristiske helninger paring linjene for de forskjellige lag Disse betraktes ff6lgelig separat for aring finne de tilhirende styrkeparametre Fig 2 vi ser at helningen paring linjen definerer brereevnefaktor
N f Ut fra avskjreringen q f langs horisontalaksen kan man bestemme c som q S 0 vist i figuren
Den teoretiske sammenhengen mellom Nqf og tg lj)1 er vist i fig 3 som er
resultatet av den senere tids studier av hvordan jorden under spissen plastifishyseres ved lise og faste friksj onsmasser I denne fremstilling inngaringr Prandtls lisning som den heltrulme linje
Med henvisning til fig 2 og fig 3 faringes filgende prosedyre ved bestemmelse av styrkeparametrene
(a) Ta ut Nqf Av diagram fig ~l finnes tg lj) 1bull Forelfl)big benyttes Prandtl
for midlere lagring
(b) Avles eventuell nullskjrering q f S 0
Beregn tilhf6rende c av formelen
qSfo bull tg4) I
Nqf - 1 c = (2)
I et friksjonsmateriale som sand vil en vanligvis si at kohesjonsleddet er lik null Isaringfall finnes bruddbelastningen av ffl)lgende enkle relasj on
q f = N f middot p dvs q c O S q O 0
146
500
1 00 ==~_-_middot+middotI-_--++--middot=__
50
0 20
- -2
lt1gt C gt lt1gt lt1gt __
8 (0
i
2+--~-+---+----j qst +qo =Nqt(Po +qo)
i qo = l~p
Fast lagring
Prandtl3=0
Loumls lagring
1-+---+-----+-+----+-~~---~~ 0 02 04 06 08 10
Friksjon tgf-
Fig 3 Nqf - tgfgt
Bearing capacity factor N f versus friction tan tp q
147
Ikke desto mindre opptrer det ofte en tilsynelatende kohesjon ogsaring i det en er
vant til aring betrakte som kohesjonslise materialer I slike tilfeller betraktes
c = 11oppf11gtrselsparameter (tilsynelatende kohesjon)
I fig 4 er det vist noen eksempler fra civ ing dr Eresunds forsf6k ved
Chalmers tekniska higskola Giigtteborg (1972) hvorav det fremgaringr at selv i
sandig grus har en tilsynelatende kohesjon c gt O
Eksempler
Det henvises til fig 4 Venstre diagram viser Eresunds trykksonderingsshy
resultater Det kan med god tilnrermelse legges en rett linje gjennom de avshy
satte punkter baringde for fuktig og mettet grus
Den hiyre del av fig 4 viser belastningsfors)k i samme grus med dynamisk
og statisk forbelastning og et forsik uten forbelastning
Ved aring filge prosedyren gitt i forrige avsnitt faringr en fs6lgende styrkeparametre
A _ Trykksonderh1g_
(a) Nqf = 45
tgl) 1 = o 77 tp = 37 6deg (Prandtl)
2 (b) qsfo = 1 MNm
c = 17 5 kNm2
BO_ Belastning3fors)k 1 t~s belastning
(a) Nqf = 35
tg lj) = 0 77 (midt i ls6st omraringde)
(gt1 = 37 6deg
2 (b) q f = 26 MNm so 2
c = 59 kNm
0
0 I
50 I
~ 100 I I 0
Q_
_ ~
f 150 V
0) C 0)
0 copy gt
O 200
o) b)
9sf MNm2
9sf MNm 2
5 10 0 5 10 15
I I tgt- 0 I
j V Dynom isk forbelostel
_ Statisk forbelastct fJ I I 50 I
o I ~micro i 100 ~ I I -
0 (l_ ~ ~
c 150 c=o _A V
0) C I- teomiddotet isk 0) 0 I- I copy gt
0 200 0 Fuktig grus 0 6 tJ Fuktig grus
e M2ttet grus bull t li Mettel grus
Fig 4 To eksempler fra Eresund (1972) (a) Trykksondering (b) Belastningsfors9gtk
Two examples from Eresund (1972) (a) Penetration tests (b) Plate loading tests
I- i 00
149
Bl_ Belastningsforsilk statisk forbelastn~ng_
(a) N = 60 qf tg f) 1 = 083
I 7
o fgt = 39
2 (b) q f = 23 MNm so 2 c = 32 kNm
(Prandtl)
B2 _ Belastni~sforsilkz_dynamisk forbelastni~
(a) Nqf = 52
tg l) 1 = 080 I 38 6deg -igt =
(b) q f = 5 MNm2
so 2 c = 78 5 kNm
Sluttkommentar
(Prandtl)
Varingrt institutt vil fortsette denne forskningen som er innledet Vi vil utvikle
varingrt kompressometer med tanke paring aring verifisere sammenhengen mellom brereevne
(brudd) og styrkeparametre Vi er ogsaring sterkt interessert i aring undersike trykkshy
sonderingsresultater med tanke paring aring finne den samme relasjon
Summary
This short paper discusses the possibilities of obtaining shear strength parashy
meters from in situ measurements by field compressometers and penetration
instruments An important part of the investigations ahead of us will be centred
around
(1) improved interpretation procedures
(2) better field testing technique and
(3) revised instrumentation to correspond as closely as possible to the basic concepts of the interpretation theory
150
Litteratur
ERESUND S 1972 Saumlttningar hos cirkulaumlra stela fundament paring friktionsjord
Inverkan av dynamisk foumlrbelastning Doktorsavh CTH Goumlteborg
JANBU N 1972 NGM-72 Kriterier for valg av analytiske redskaper i anshy
vendt geoteknikk
151
oumlvriga diskussionsinlaumlgg
Erik Sandegren
Jag aumlr helt oumlverens med Hans bo om att trycksondering kan bli en metod som
raumltt utvecklad och marknadsfoumlrd kan ge mer omfattande och noggrannare inforshy
mation aumln nu anvaumlnda metoder Vad jag anmaumlrker paring aumlr att man nu paring en del haringll
anvaumlnder trycksonden paring ett saringdant saumltt att det skadar metoden I dagens laumlge aumlr
den icke 4rnlibrerad paring ett saringdant saumltt att den kan anvaumlndas som en universalshy
metod och faring har foumlrmaringgan att tolka resultaten tillfredsstaumlllande ofta daumlrfoumlr
att faumlltarbetet varit undermaringligt I dag aumlr den ett utmaumlrkt alternativ endast och
om en fullt kunnig faumlltgeotekniker anvaumlnder den och den geotekniske konsulten
har stor vana vid tolkning av resultaten
Det aumlr vidare enligt min mening inte fair play att vid en jaumlmfoumlrelse mellan
olika metoder framharinglla att viktsondering icke garingr att utfoumlra om man foumlrst
maringste traumlnga igenom ett maumlktigare fast lager Det visar bara att foumlredragsshy
haringllaren ehuru specialist paring trycksond icke aumlr medveten om vad en vildsond
i praktiken raumltt skoumltt kan aringstadkomma Det aumlr helt enkelt saring att baringda dessa
metoder maringste skoumltas med stor omsorg paring raumltt saumltt
Fig 5 visar ett exempel paring en vaumll utfoumlrd vildsondering som helt vederlaumlgger
Hansbos uppgift Det aumlr aumlven anmaumlrkningsvaumlrt hur bra en enkel sticksondering
kan ge vaumlrdefulla uppgifter I dagens laumlge foumlrutsaumltts att enaumlr man i allmaumlnhet
foumlr naumlrvarande har baumlttre kaumlnnedom om utvaumlrdering av viktsonderingsresultat
trycksonderingen 4ltalibreras 11 genom ett raumltt avvaumlgt antal viktsonderingar
Detta hade icke varit noumldvaumlndigt om trycksonden marknadsfoumlrts paring ett konsushy
mentvaumlnligt saumltt fraringn boumlrjan och paring ett noumljaktigt saumltt kalibrerats Om trycksonshy
den faringr utvecklas paring raumltt saumltt kommer det icke heller att varken bli noumldvaumlndigt
eller vara riktigt i framtiden
Sven Hansbo
Det aumlr i princip fel att kalibrera trycksondering med viktsondering som ju aumlr
en saumlmre metod
Erik Sandegren
Det aumlr inte fraringgan om kalibrering i egentlig bemaumlrkelse utan en jaumlmfoumlrelse med
en metod som man har personlig erfarenhet av
~deg
~-
J0o fO
t
) Vi
O 31)20 10
hv2ocm (4-91middot71
35+4-34
lU I I I
~ lt ~ ~1 ~ I ~ ~ ~ 0
) Sti
s
s
M2ri __ s
~ s f97 s
mr
iJ5o
tr mf
300 ll3 middot71
Ptanritnmg G 160 8 68
-------
I
I I
~ ___L_ -- middot-- ---middot
~1 10
35bull44-3
I
I I
il ~1
0
l ~ ~
_J ~
Fxl(mJ49J1 H50 ring Sten- bull bull UMlou
~1i ~ BandetNynashomnAng~Qisstn-AvSJO I( Torsteinsrud lfAI( h7dsystem 1900 SJ Stracka Tun9~sto Aringtvsjii Godhnd Q ~
Banlangdmatning fraringn NynOshomn ~- ou S~
Forklaring till beteckningar se
ritningar G ~ och H
Rsbk Jordbro Uslr foumlr Kovolrtrur 11 G 60 J 77 fT cen1tni Tvdrsefrtioner f[_S5bulltS4 -lj~Lt+J =------- ---middot--1____J__ I
Jorvaltrnltlge
BANAVDECN l GEOTEKNISKA KONTORET
Fig 5 Resultat fraringn vikt- och sticksondering
Results from weight sounding (Vi) and from simple sounding by manual pressing (Sti)
I- cn N)
153
Bengt Broms
Friktionsmantelns placering beror paring maringlsaumlttningen foumlr dess anvaumlndning Vid
placering naumlra spetsen erharinglls i foumlrsta hand indikation paring jordart och jordlagershy
foumlljder Vid placering paring stoumlrre avstaringnd fraringn spetsen blir den uppmaumltta mantelshy
friktionen mer representativ foumlr mantelfriktionen mellan tex jord och paringle
(friktionsparingle)
Bernt J akobson
Vid trycksondering utbildas enligt min uppfattning inga egentliga glidytor runt
spetsen utan jorden pressas undan I loumlst lagrad jord komprimeras jorden
under spetsen vilket torde medfoumlra ett laumlgre sidotryck naumlrmast ovanfoumlr spetshy
sen Motsatsen gaumlller vid fast lagrad jord Det aumlr sannolikt att man kan faring
information om jordens paclmingsgrad genom foumlrsoumlk med dubbla friktionsmantshy
lar den ena placerad naumlra spetsen och den andra paring laumlngre avstaringnd daumlrifraringn
Saringdana foumlrsoumlk borde utfoumlras i forskningssyfte
Som ordfoumlrande i symbol- och beteckningskommitten vaumldjar jag om synpunkter
paring saumlttet att redovisa trycksonderingsresultaten
154
STANDARD FOumlR TRYCKSONDERING
Ulf Bergdahl Orrj e amp Co - Scandiaconsult (foumlrberett diskussionsinlaumlgg)
Under en foumlljd av aringr har sonderingskommitten arbetat med standardisering av
vikt- och hejarsonderingsmetoderna och nu naringtt fram till en standard foumlr saringvaumll
utrustning som utfoumlrande som i moumljlig maringn ger reproducerbara resultat dvs
ger resultat som aumlr naumlra oberoende av vem som utfoumlr undersoumlkningen och med
vems utrustning den goumlrs Trots detta maringste man dock raumlkna med vissa variashy
tioner i sonderingsmotstaringndet som beror av tex foumlrborrningsdjup och vattenshy
foumlrharingllandena i jorden Speciellt i siltiga jordar kan saringdana variationer bli av
betydelse vid val av grundlaumlggningsmetod
Vid standardiseringsarbetet foumlr vikt- och hejarsondering har man gjort den ershy
farenheten att en maumlngd icke paring foumlrhand foumlrutsedda faktorer kan faring stor invershy
kan paring resultaten jfr tex rotationen av sondstaringngen vid hejarsondering Man
kan daring fraringga sig om motsvarande svaringrigheter kommer att uppstaring vid standardishy
seringsarbetet foumlr trycksonden som nu paringboumlrjats
Till skillnad fraringn viktsonden har man foumlr trycksonden moumljlighet att haumlmta en del erfarenheter fraringn utlandet daumlr det dock foumlrekommer flera olika system foumlr tryckshy
sondering med eller utan maumltning av lokal mantelfriktion vid spetsen
De faktorer som kan foumlrvaumlntas ha betydelse foumlr sonderingsresultaten vid tryckshy
sondering aumlr
foumlr spetsen tvaumlrsnittsarea tvaumlrsnittsform spetsvinkel mantellaumlngd utformshy
ning av spetsens avslutning upparingt och spets ytans raringhet
foumlr friktionsmanteln placering laumlngd diameter och raringhet
foumlr staumlngerna diameter rakhet
foumlr utfoumlrandet nedpressningshastighet eventuella avbrott i sonderingen fraringgan
155
om kontinuerlig eller diskontinuerlig drivning rotation av sonden samt metoden
foumlr nedpressning (hydraulisk pressning eller mekanisk skruvmatning)
Foumlr att i viss maringn belysa behovet av en standardisering aumlven paring trycksonderingsshy
omraringdet visas i fig 6 en jaumlmfoumlrelse mellan resultat erharingllna med den vanligen
anvaumlnda Nilconutrustningen samt med Borros utrustning foumlr maumltning av enbart
spetsmotstaringnd Undersoumlkningen har utfoumlrts vid ett nytt bostadsomraringde i
Botkyrka-Alby soumlder om stockholm daumlr jorden bestaringr av varvig lera mjaumlla 0
och mo Jaumlmfoumlrelsen har presenterats foumlr sonderingskommitten av Ake Holgers-
son Kjessler amp Mannerstraringle AB
Foumlr att moumljliggoumlra en direkt jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden har i diagramshy
met fraringn Borros undersoumlkning inritats spetsmotstaringndet som maumltts med Nilcons
utrustning Man finner att spetsmotstaringndet maumltt med Nilconutrustningen naumlstan
genomgaringende aumlr laumlgre aumln det som maumltts med Borros utrustning trots att baringda
spetsarna har 10 cm2 tvaumlrsnittsarea En orsak till skillnaderna kan vara att
man paring Nilconutrustningen har stoumlrre skillnad mellan spetsens tvaumlrmaringtt och
sondstaringngens tvaumlrmaringtt aumln paring Borros utrustning Detta medfoumlr att jorden naumlrshy
mast framfoumlr spetsen laumlttare kan pressas foumlrbi spetsen och spetsmotstaringndet
daumlrigenom blir laumlgre
De observerade skillnaderna spelar normalt inte saring stor roll naumlr man goumlr sonshy
deringar foumlr att bestaumlmma jordens lagerfoumlljd och relativa fasthet Baringda diagramshy
men aumlr ju ur denna synpunkt likvaumlrdiga Emellertid kommer trycksondering att
faring allt stoumlrre betydelse foumlr utvaumlrdering av jordens haringllfasthets- och kompressionsshy
egenskaper varfoumlr man blir beroende inte bara av relativa vaumlrden utan ocksaring av
spetsmotstaringnd och mantelfriktion i absoluta tal Till foumlljd haumlrav aumlr det noumldvaumlndigt
att vi arbetar foumlr en standardisering av trycksonderingen och haumlrvid beaktar de
nordiska och europeiska straumlvanden som paringgaringr i samma riktning
E Il J - 0
0
V I KTSONDERING PROVTAGNING
~ ~11~Pc mi(l ~mj)l(])
fi kPa (oreducerod) 0 10 20 _3) 40
54
~
TRYCKSONDERING ENLIGT SYSTEM NILCON
TRYCKSONDERI N G ENLIGT SYSTEM BORROS OCH SPETSMOTSTAringND ENLIGT SYSTEM NILCON
5 gt--------~t
mlM
~~~ I I I I I MANTELFRIKTION I t==L I I I I I 17 M(l)
I l
v l mjMf VlJj ML ~tiMi u mr1 ~(~[)
j) M
0
5
10f--------lt = I I I I I 10
40 20 hv sek 20cm
020406080 St
0 2 5 6 MPa
1 2 3 4 5 6 1 MFb T0TALM0TSTAringN0 PER YTENHET AV SPETS
15 __ _____________________________________________________ _ 15
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden erharingllna enligt system Borros och Nilcon
Comparison between the point resistances obtained by the Borros and Nilcon systems respectively
1-1 cn 0)
157
Forts diskussioner
Torsten Kallstenius
Naumlr det gaumlller lokalisering av spets manteln har jag den uppfattningen att den
boumlr lokaliseras saring naumlra spetsen som moumljligt och foumllja spetsens roumlrelse De
makrogeotekniska spaumlnnings- och tryckfoumlrharingllandena intill spetsen blir under
alla foumlrharingllanden saring komplicerade att man maringste soumlka direkta korrelationer
mellan maumltta krafter och soumlkta geotekniska egenskaper Dessa korrelationer
kraumlver standardiserade redskap och foumlrfaringssaumltt och anpassning till olika
geologiska foumlrharingllanden
Som teoretisk ansats tycker jag att glidytekalkyler inte laumlmpar sig lika bra som
plasticitetsteori av den typ som anvaumlnds vid pressiometerfoumlrsoumlk Sjaumllv har
jag efter Nadai och Odenstad haft nytta av uttryck av formen
qs
1f
p R
0r
Tf
Gt Tf
Haumlr aumlr
p
R
r
=
=
=
=
43 [ f(St) ln ~ + 1] 3if
~ qs
4 f(St) ln r -Lf R
Gr 2 f(St) -
Lf
specifika spetsmotstimdet
jordens skjuvharingllfasthet vid spetsen
jordens E-modul
den plastiska zonens radie
spetsens radie
avstaringnd fraringn centrum
aumlr ett maringtt paring skjuvharingllfasthetens reduktion after peak och kan saumlttas till O 9
158
Bengt Broms
Man har erharingllit baumlttre korrelation mellan spetsmotstaringnd och deformation aumln
mellan spetsmotstaringnd och jordens inre friktionsvinkel vilket bekraumlftas av
undersoumlkningar utfoumlrda av Buisman
Erik Sandegren
En stoumlrre insats borde goumlras foumlr att foumlrbaumlttra tolkningsmetodiken Det boumlr finshy
nas utrymme foumlr detta i det paringgaringende utvecklingsarbetet saumlrskilt med tanke
paring de stora kostnader som laumlggs ned paring foumlrbaumlttringar av utrustningen
Bengt Broms
Baumlrighetsfaktorn N ~ 15 bygger paring utlaumlndska erfarenheter och gaumlller foumlr C
fu lt 50 kNm2 och laringgsensitiva leror Houmlg sensitivitet ger normalt laringga vaumlr-
den paring baumlrighetsfaktorn N bull Anledningen till att N vid trycksondering aumlr houmlgre C C
aumln vad som uppmaumltts foumlr paringlning (N = 8-10) aumlr troligen att neddrivningshastig-c
heten aumlr stoumlrre vid trycksondering (ger ca 10 oumlkning vid en tiofaldig oumlkning av
penetrationshastigheten) och att spetsmotstaringndet vid trycksondering inkluderar
viss mantelfriktion ovanfoumlr spetsen
Rune Dahlberg
Det boumlr poaumlngteras att enbart sondering saumlllan ger uppgift om jordens materialshy
egenskaper direkt haumlrfoumlr erfordras oftast kalibrering med naringgon mer raffinerad
metod tex med pressometer- eller skruvplattefoumlrsoumlk Eftersom ett pressashy
meterfoumlrsoumlk emellertid aumlr betydligt dyrare att utfoumlra aumln ett sonderingsfoumlrsoumlk
boumlr man anvaumlnda pressometern endast saring mycket att ett lokalt anvaumlndbart samshy
band erharinglls mellan t ex pressometermodul och spetsmotstaringnd vid trycksondeshy
ring saumlg 2 pressometerharingl per 10 st sonderingsharingl Haumlrigenom kan sonderingsshy
foumlrsoumlken ges i det naumlrmaste samma undersoumlkningsvaumlrde som pressometerfoumlrshy
soumlken
Jan Wennerstrand
I finkornigt friktionsmaterial torde man kunna erharinglla saring god korrelation mellan
trycksondens spetsmotstaringnd och jordens kompressionsmodul baumlrighetsfaktorer
samt paringlars spets- och mantelmotstaringnd att trycksondering med maumltspets i de
flesta fall helt kan ersaumltta de dyrare metoderna med pressometer- och skruvshy
plattefoumlrsoumlk
Fig 7
159
0 50 100 150 Kpcnf 0-tc=---t------t-------
0 w 0 Z15
a - 0
27
39
50
I I
I
57 I 2 5 -~iZZZZzmil-rn
Trycksondens och paringlens spetsmotstaringnd Den streckade linjen motsvarar N = 20 q A comparison between the point resistance of the static penetrometer and the pile The dotshyted line corresponds to N = 20 q
160
I
11 I
I 10 1-----i----+----+----+------+-----+----+-l-+middot---i----+--------i
~ 9 1------+-----+----+----1----+-----+----1-----+-----lt11--t---f f C=O75+O0053 -P 312
8 i-----t-----1----i----+----+--ilt_----l----f----+-----+------l
J 71-----+----t----+----+---+---l--+----1-----+-----+---f middot V~ 6 t-----+----t----+- ---1-----middot---+---+-----+----+------
5 t---+------+---1-v---i -l---+--1---J---+-----I
)~~ 41----t----t---+--+--+----t-----+----f----t-----+------l
i 0 )t )t
u 31-----+--------------+---+----+----1----t-----t-----1 i bull c~ o t bull ~ ~00deg4 1
2 ~o -0 l----+--+----_-------+---+-----+----1-----+-----+---f
~ 00 u- -I- 0 Il) -V-__ bull -0 C L a C
c L -0 0 0-1-----------__ __ ___ ___ _ __ __ ___ ___ __ __ ___ _ __ ~
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 )
Spetsmotst6nd P kg bull H3H1s15 -V-15ltH3H1lt30 03Qlt H3 H1
Fig 8 Sambandet mellan lerans odraumlnerade skjuvharingllf asthet bestaumlmd med vingborr och trycksondens spetsmotstaringnd
The correlation between the undrained shear strength of the clay determined by vane barer and the point resistance of the static penetrometer
161
Det specifika mantelmotstaringnd som maumlts med maumltmanteln kan ej anvaumlndas direkt
vid beraumlkning av paringlars mantelmotstaringnd annat aumln foumlr paringlar av staringlbalksprofiler
Mantelmotstaringndet varierar kraftigt med den slagna paringlens volym och mantelshy
motstaringndet foumlr en viss paringltyp och dimension kan lika gaumlrna korreleras med
trycksondens spetsmotstaringnd Mantelmaumltningen aumlr emellertid av vaumlrde foumlr att
kunna saumlrskilja olika jordarter Foumlr att underlaumltta tolkningen boumlr saringledes maumltshy
manteln placeras saring naumlra spetsen som moumljligt
De foumlrsoumlk med instrumenterade roumlrparinglar som utfoumlrts vid Albysjoumln av Paringlshy
kommissionens friktionsparinglgrupp visar god korrelation mellan paringlarnas spetsshy
baumlrfoumlrmaringga och trycksondens spetsmotstaringnd (se fig 7) Paringlarnas spetsbaumlrfoumlrshy
maringga aumlr haumlr drygt haumllften av trycksondens spetsmotstaringnd vilket ej staumlmmer med
de utlaumlndska erfarenheter som refererats av Broms haumlr tidigare I l~st lagrat
friktionsmaterial tex i och intill varingra rullstensaringsar vill jag rekommendera
att man vid dimensionering saumltter paringlens spetsbaumlrfoumlrmaringga till haumllften av uppmaumltt
trycksondmotstaringnd
Sven Nilsson
Olika trycksonderingsutrustningar ger olika resultat En korrelation mellan
spetsmotstaringnd enligt Nilcons trycksond och skjuvharingllfasthet enligt vingborr har
utfoumlrts och presenterats i VBBs publikation Geoteknik se fig 8
Bengt Broms
Det allt stoumlrre intresset foumlr trycksondering i Sverige staumlller ocksaring stoumlrre krav
paring regler och anvisningar foumlr sonderingens utfoumlrande och redovisning Det plashy
nerade internationella sonderingssymposiet i Stockholm 1974 kommer enligt
programmet att behandla standardiseringsfraringgan Vad som presenterats under
denna trycksonderingsdag kommer att utgoumlra ett vaumlrdefullt bidrag i detta samshy
manhang
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT Swedish Geotechnical lnstitute
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER Reprints and preliminary reports
No
Pris kr (Sw ers)
1 Views on the Stability of Clay Slopes J 0sterman 1950 0ut of print
2 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry 1950 raquo
R Soumlderblom
3 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineering Paris 1961 Part I
1 Research on the Texture of Granular Masses T Kalstenius amp W Bergau
2 Relationship between Apparent Angle of Friction with Effective Stresses as Parameters - in Drained and in Consolidated-Undrained Triaxial Tests on Satushyrated Clay Normally-Consolidated Clay S 0denstad
3 Development of two Modern Continuous Sounding Meshythods T Kallstenius
4 In Situ Determination of Horizontal Ground Movements T Kallstenius amp W Bergau
4 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineerlng Paris 1961 Part Il
Suggested lmprovements in the Liquid Limit Test with Reference to Flow Properties of Remoulded Clays R Karlsson
5 0n Cohesive Soils and Their Flow Properties R Karlsson 1963 10 -
6 Erosion Problems from Different Aspects 1964 10 -
1 Unorthodox Thoughts about Filter Criteria W Kjelman
2 Filters as Protection against Erosion P A Hedar
3 Stability of Armour Layer of Uniform Stones in Running Water S Andersson
4 Some Laboratory Experiments on the Dispersion and Erosion of Clay Materials R Soumlderblom
7 Settlement Studies of Clay 1964 10-
1 I nfluence of Lateral Movement in Clay Upon Settleshyments in Some Test Areas J 0sterman amp G Lindskog
2 Consolidation Tests on Clay Subjected to Freezing and Thawing J G Stuart
8 Studies on the Properties and Formation of Quick Clays 1965 5 -J 0sterman
9 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden 1965 30 -B Broms
1 Beraumlkningsmetoder foumlr sidobelastade paringlar
2 Brottlast foumlr snett belastade paringlar
3 Beraumlkning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga
10 Triaxial Tests on Thin-Walled Tubular Samples
1 Effects of Rotation of the Principal Stress Axes and of the lntermediate Principal Stress on the Shear Strength B Broms amp A 0 Casbarian
2 Analysis of the Triaxial Test-Cohesionless Soils B Broms amp A K Jama
11 Naringgot om svensk geoteknisk forskning B Broms
12 Baumlrfoumlrmaringga hos paringlar slagna mot slaumlntberg B Broms
13 Foumlrankring av ledningar i jord B Broms amp 0 0rrje
14 Ultrasonic Dispersion of Clay Suspensions R Pusch
15 lnvestigation of Clay Microstructure by Using Ultra-Thin Sections R Pusch
1965 5-
1966 5-
1966 15-
1966 0ut of print
1966 5-
1966 10-
16 Stability of Clay at Vertical 0penings B Broms amp H 1967 10 -Bennermark
No
17 Om paringlslagning och paringlbaumlrighet
1 Dragsprickor i armerade betongparinglar S Sahlin
2 Sprickbildning och utmattning vid slagning av armeshyrade modellparinglar av betong B-G Hellers
3 Baumlrighet hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergshyspets Resultat av modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
4 Negativ mantelfriktion B H Fellenius
5 Grundlaumlggning paring korta paringlar Redogoumlrelse foumlr en foumlrshysoumlksserie paring NABO-paringlar G Fjelkner
6 Krokiga paringlars baumlrfoumlrmaringga B Broms
1967
Pris kr (Sw ers)
5-
18 Paringlgruppers baumlrfoumlrmaringga B Broms 1967 10-
19 Om stoppslagning av stoumldparinglar L Helman 1967 5-
20 Contributions to the First Congress of the lnternational 1967 5 -Society of Rock Mechanics Lisbon 1966
1 A Note on Strength Properties of Rock B Broms
2 Tensile Strength of Rock Materials B Broms
21 Recent Quick-Clay Studies 1967 10 -
1 Recent Quick-Clay Studies an lntroduction R Pusch
2 Chemical Aspects of Quick-Clay Formation R Soumlderblom
3 Quick-Clay Microstructure R Pusch
22 Jordtryck vid friktionsmaterial
1 Resultat fraringn maumltning av jordtryck mot brolandfaumlste B Broms amp I Ingeson
2 Jordtryck mot oeftergivliga konstruktioner B Broms
3 Metod foumlr beraumlkning av sambandet mellan jordtryck och deformation hos fraumlmst stoumldmurar och foumlrankringsshyplattor i friktionsmaterial B Broms
4 Beraumlkning av stolpfundament B Broms
1967 30-
23 Contributions to the Geotechnical Conference on Shear 1968 10 -Strength Properties of Natura Soils and Rocks Oslo 1967
1 Effective Angle of Friction fora Normally Consolidated Clay R Brink
2 Shear Strength Parameters and Microstructure Characshyteristics of a Quick Clay of Extremely High Water Content R Karlsson amp R Pusch
3 Ratio cp in Relation to Liquid Limit and Plasticity Index with Special Reference to Swedish Clays R Karlsson amp L Viberg
24 A Technique for lnvestigation of Clay Microstructure R 1968 22 -Pusch
25 A New Settlement Gauge Pile Driving Effects and Pile 1968 10 -Resistance Measurements
1 New Method of Measuring in-situ Settlements U Bergdahl amp B Broms
2 Effects of Pile Driving on Soil Properties 0 0rrje amp B Broms
3 End Bearing and Skin Friction Resistance of Piles B Broms amp L Helman
26 Saumlttningar vid vaumlgbyggnad
Foumlredrag vid Nordiska Vaumlgtekniska Foumlrbundets konferens I Voksenaringsen Oslo 25-26 mars 1968
1 Geotekniska undersoumlkningar vid bedoumlmning av saumlttshyningar B Broms
2 Teknisk-ekonomisk oumlversikt oumlver anlaumlggningsmetoder foumlr reducering av saumlttningar i vaumlgar A Ekstroumlm
3 Saumlttning av verkstadsbyggnad i Stenungsund uppfoumlrd paring normalkonsoliderad lera B Broms amp 0 0rrje
27 Baumlrfoumlrmaringga hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergspets Resultat fraringn modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
1968 20-
1968 15-
No
28 Bidrag till Nordiska Geoteknikermoumltet I Goumlteborg den 1968 5-7 september 1968
1 Nordiskt geotekniskt samarbete och nordiska geotekshynikermoumlten N Fodin
2 Naringgra resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring lerterraumlng speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolidering G Lindskog
3 Saumlttningar vid grundlaumlggning med plattor paring moraumlnshylera i Lund S Hansbo H Bennermark amp U Kihlbom
4 Stabilitetsfoumlrbaumlttrande spontkonstruktion foumlr bankfyllshyningar 0 Wager
5 Grundvattenproblem i Stockholms city G Lindskog amp U Bergdah
6 Aktuell svensk geoteknisk forskning B Broms
29 Classification of Soils with Reference to Compaction 1968 B Broms amp L Forssbad
30 Flygbildstolkning som hjaumllpmedel vid oumlversiktliga 1969 grundundersoumlkningar
1 Flygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning vid samhaumlllsshyplanering 1-2 U Kihlbom L Viberg amp A Heiner
2 Identifiering av berg och bedoumlmning av jorddjup med hjaumllp av flygbilder U Kihlblom
31 Nordiskt sonderingsmoumlte I Stockholm den 5-6 oktober 1967 1969 Foumlredrag och diskussioner
32 Contributions to the 3rd Budapest Conference on Soil 1969 Mechanics and Foundation Engineering Budapest 1968
1 Swedish Tie-Back Systems for Sheet Plle Walls B Broms
2 Stability of Cohesive Soils behind Vertical Openings in Sheet Pile Walls Analysis of a Recent Failure B Broms amp H Bennermark
33 Seismikdag 1969 Symposium anordnat av Svenska Geotek- 1970 niska Foumlreningen den 22 april 1969
34 Naringgot om geotekniken I Sverige samt dess roll i plana- 1970 rings- och byggprocessen Naringgra debattinlaumlgg och allmaumlnna artiklar
T Kallstenius 1 Geoteknikern I det specialiserade samhaumlllet B Broms 2 Diskussionsinlaumlgg vid konferens om geovetenskaperna
7 mars 1969 3 Geoteknik i Sverige - utveckling och utvecklingstenshy
denser 4 Geotekniska undersoumlkningar och grundlaumlggningsmetoshy
der 5 Grundlaumlggning paring plattor - en allmaumln oumlversikt
Pris kr Sw ers)
15-
5-
10-
30-
10-
Out of print
15-
35 Piles - a New Force Gauge and Bearing Capacity Calcu- 1970 10 -lations
1 New Pile Force Gauge for Accurate Measurements of Pile Behavior during and Following Driving B Felenius amp Th Haagen
2 Methods of Calculating the Ultimate Bearing Gapashycity of Piles A Summary B Broms
36 Paringlslagning Materialegenskaper hos berg och betong 1970 10 -1 Bergets baumlrfoumlrmaringga vid punktbelastning
S-E Rehnman
2 Deformationsegenskaper hos slagna betongparinglar B Felenius amp T Eriksson
37 Jordtryck mot grundmurar 1970 10-1 Jordtryck mot grundmurar av Lecablock
S-E Rehnman amp B Broms
2 Beraumlkning av jordtryck mot kaumlllarvaumlggar B Broms
38 Provtagningsdag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 25 -Geotekniska Foumlreningen den 28 oktober 1969
No
39 Moraumlndag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 Geotekniska Foumlreningen den 3 december 1969
40 Stability and Strengthening of Rock Tunnels in Scandinavia 1971 1 Correlation of Seismic Refraction Velocities and Rock
Support Requirements in Swedish Tunnels 0 S Cecil 2 Problems with Swelling Clays in Norwegian Undershy
ground Constructions in Hard-Rocks R Semer-Olsen
41 Staringlparinglars baumlrfoumlrmaringga Resultat av faumlltfoumlrsoumlk med laumltta 1971 slagdon G Fjelkner
42 Contributions to the Seventh lnternational Conference on 1971 Soil Mechanics and Foundation Engineering Mexico 1969
43 Centrically Loaded lnfinite Strip on a Single-Layer Elastic 1972 Foundation - Solution in Closed Form According to the Boussinesq Theory B-G Hellers amp 0 Orrje
44 On the Bearing Capacity of Driven Piles 1972 1 Methods Used in Sweden to Eva I uate the Bearing
Capacity of End-Bearing Precast Concrete Piles B Broms amp L Helman
2 Discussions at the Conference Behaviour of Piles London 1970 B Fellenius B Broms amp G Fjelkner
3 Bearing Capacity of Piles Driven into Rock With Discussion S-E Rehnman amp B Broms
4 Bearing Capacity of Cyclically Loaded Piles B Broms 5 Bearing Capacity of End-Bearing Piles Driven to Rock
S-E Rehnman amp B Broms
45 Quality in Soil Sampling 1972 1 Secondary Mechanical Disturbance Effects in Coheshy
sive Soil Samples T Kallstenius 2 Sampling of Sand and Moraine with the Swedish Foil
Sampler B Broms amp A Hallen
46 Geoteknisk flygbildstolkning En undersoumlkning av metodens 1972 tillfoumlrlitlighet L Viberg
47 Some Experiments on Hollow Cylinder Clay Specimens 1972 A K Jama
48 Geobildtolkning vid vaumlgprojektering Rapport fraringn foumlrsoumlks- 1972 verksamhet 1969-71 U Kihlblom L Viberg A Heiner amp K Hellman-Lutti
49 Lerzoner i berganlaumlggningar Diskussionsmoumlte anordnat av 1972 VA den 7 oktober 1970
50 Damping of Stress Waves in Piles during Driving Results 1972 from Field Tests G Fjekner amp B Broms
51 Skaring-Edeby Test Field - Further Studies on Consolidation of 1973 Clay and Effects of Sand Drains
1 Soil Movements below a Test Embankment R Holtz amp G Lindskog
2 Long-Term Loading Tests at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp B Broms
3 Excavation and Sampling around Some Sand Drains at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp G Holm
Pris kr (Sw ers)
25-
25-
30-
15 -
20-
20-
10-
10-
20-
30-
30-
20-
52 Lateral Earth Pressures on Walls and Measurements under 1973 25 -Different Temperature Conditions
1 Lateral Earth Pressures Due to Compaction of Cohesionless Soils B Broms
2 Earth Pressure against the Abutments of a Rigid Frame Bridge B Broms amp I Ingeson
3 Lateral Earth Pressure on a Bridge Abutment B Broms amp I Ingeson
4 Lateral Pressures on Basement Wall Results from Full-Scale Tests S-E Rehnman amp B Broms
5 Behaviour of Anchored Sheet-Pile Wall Exposed to Frost Action E Sandegren P 0 Sahlstroumlm amp H Stile
6 Back-Tied Sheet Pile Wall in Friction Soil Deformashytions and Drag Forces Due to Piling and Freezing G Sandqvist
1) Distribution AB Svensk Byggtjaumlnst
No
53 Piles - General Reports Basic Theories Measurements 1973 and a Case Record of Buckling
1 Settlements of Pile Groups B Broms 2 Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups
B Broms 3 Buckling of Piles Due to Lateral Soil Movements
Discussion B Fellenius 4 Bending of Piles Determined by lnclinometer Measureshy
ments B Fellenius 5 Precast Concrete Piles State-of-Art Report B Fellenius 6 Die Anwendung der Aumlhnlichkeitstheorie in der Geoshy
technik (Dimensional Analysis and Similarity Theory in Soil Mechanics) R Massarsch
54 Moraumlnleredagar 1972 Symposium anordnat av Svenska Geo- 1973 tekniska Foumlreningen den 2-3 maj 1972
55 New Lines in Quick Clay Research R Soumlderblom 1974 1 A New Approach to the Classification of Quick Clays 2 Application of Remote Sensing in the Quick Clay
Research 3 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry
- Part 111
56 Skadlig inverkan av vibrationer Symposium anordnat av 1974 Svenska Geotekniska Foumlreningen den 7 maj 1973
57 Geobildtolkning av maumlktighetsfoumlrharingllanden inom leromraring- 1974 den L Viberg
Pris kr (Sw ers) 30-
25-
20-
25-
22-
58 Trycksonderingsdag 1973 Symposium anordnat av Svenska 1975 30 -Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
~middot
Pris 30-
LlbvTrydt Sthlm 197 ~18
FOumlRORD
Fraringn tillkomsten av geotekniska institutet (1944) upptog sondering en stor del
av dess FoU-verksamhet och i en redogoumlrelse foumlr verksamheten 1944-1948 beshy
handlas tvaring metoder den s k snabbsonderingsapparaten (foumlregaringngare till SGI
trycksond) och insitumaskinen (iskymetern)
Under det senaste decenniet har sonderingstekniken internationellt paringtagligt utshy
vecklats fraumlmst i Europa saumlrskilt vad gaumlller trycksondering Foumlr att faring en
allmaumln oumlverblick av existerande hithoumlrande metoder och deras laumlmplighet foumlr
svenska foumlrharingllanden anordnade Svenska geotekniska foumlreningen en trycksondeshy
ringsdag den 5 februari 1975 Fem huvudfoumlredrag houmllls jaumlmte tre redogoumlrelser
foumlr paringgaringende utvecklingsarbete inom svenska firmor Diskussionsavsnittet kom
att bli taumlmligen omfattande med saringvaumll foumlrberedda som spontana inlaumlgg Enligt
oumlverenskommelse skulle bidragen tryckas i SGIs serie
Ambitionen i samband med redigeringsarbetet har varit att faring med ett saring
komplett material som moumljligt samt att goumlra detta dagsaktuellt Foumlrfattarna
har daumlrfoumlr beretts tillfaumllle att komplettera sina manus Saringlunda har i naringgra fall
helt faumlrskt material kunnat inkluderas
Under mellantiden har det europeiska sonderingssymposiet ESOPT haringllits i
stockholm (5-7 juni 1974) behandlande aumlven andra typer av sondering I volym 1
ingaringr ett antal state-of-the-Art-rapporter 19 fraringn Europa och 7 fraringn laumlnder
utanfoumlr Europa I en senare volym (tvaring delar) skall generalrapporter diskusshy
sionsinlaumlgg standardiseringsfraringgor etc samt ett 70-tal uppsatser ingaring
Foumlreliggande publikation aumlr genom sin svenska inriktning att betrakta som ett
vaumlrdefullt komplement i sammanhanget
Institutet ber att faring framfoumlra ~itt tack till foumlrfattarna foumlr deras bidrag
Redigeringsarbetet har utfoumlrts av Olle Holmquist och Nils Flodin
Stockholm i mars 1975
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT
0
INNEHALL
Foumlrord
Sid
FOumlREDRAG
Svenska och utlaumlndska trycksonderingsmetoder Rune Dahlberg
1
Tolkning av trycksonderingsresultat Bengt B Broms
29
Trycksondering i friktionsmaterial - resultat av laboratoriefoumlrsoumlk illf Bergdahl
67
Anvaumlndning av trycksonderingsutrustning typ Nilcon vid grund-undersoumlkning Sven Hansbo
85
Erfarenheter fraringn trycksondering Torsten Kallstenius
99
PAringGAringENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGSUTRUSTNING I SVERIGE
Utveckling av Borros trycksonderingsutrustning samt dataregistrering av resultat fraringn faumllt- och laboratorieundersoumlkningar Arnold Haumlgby
113
Nilcons nya geotekniska faumlltutrustning Sven Nilsson
127
Geotechs akustiska penetrometer Per Jonell
137
DISKUSSIONER
Feltkompressometer og trykksondering for bestemmelse av styrke-parametre N Janbu amp K Senneset (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
143
Oumlvriga diskussionsinlaumlgg 151
SVENSKA OCH UTLAumlNDSKA TRYCKSONDERINGSMETODER
Civilingenjoumlr Rune Dahlberg KTH
Inledning
Vid genomgaringng av tillgaumlnglig litteratur om trycksondering finner man att denna
typ av sondering aumlr betydligt vanligare utomlands aumln i Sverige aumlven om intresset
haumlr hemma har oumlkat vaumlsentligt paring senare tid Variationsmoumljligheterna aumlr maringnga
baringde naumlr det gaumlller spetsens geometriska utformning och sondens funktionssaumltt i
stort Haumlr skall kort beskrivas de vanligaste svenska trycksonderingsmetoderna
samt naringgra utlaumlndska metoder vilka kan uppfattas som karakteristiska foumlr vissa
typer av trycksondering En utfoumlrlig beskrivning laumlmnas av den hollaumlndska tryckshy
sonden vilken haft stor betydelse foumlr utvecklingen av oumlvriga metoder
Trycksonderingsmetoderna kan saumlgas vara antingen av mekanisk eller av elektroshy
nisk typ
De mekaniska metoderna kan indelas i 1) saringdana med roumlrlig spets dvs metoder
daumlr spetsmotstaringndet kan saumlrskilj as fraringn mantelmotstaringndet genom att spetsen aumlr
roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret (jfr hollaumlndsk sond) och 2) saringdana med fast
spets dvs metoder daumlr endast totalmotstaringndet kan maumltas Lasten kan paringfoumlras
antingen direkt ovanfoumlr spetsen eller (vilket aumlr vanligast) via foumlrlaumlngnings staumlnger
Erforderlig nedtryckningskraft kan maumltas uppe vid markytan med manometer
eller kalibrerad maumltring
De elektroniska metoderna aumlr i allmaumlnhet avsedda foumlr direkt maumltning av spetsshy
motstaringndet antingen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare fastklistrade i spetsen
(tex typ Borra och typ Fugro) eller enligt svaumlngande straumlng-principen Maumltimshy
pulserna fraringn spetsen oumlverfoumlrs vanligtvis genom en maumltkabel till naringgot maumltshy
instrument vid markytan Utveckling av en akustisk sond foumlr traringdloumls maumltshy
ning av spetsmotstaringndet paringgaringr vid Geotech AB Denna sond beskrivs i en saumlrshy
skild artikel i denna publikation av P J onell
2
Vissa trycksonder maumlter aumlven sk lokal mantelfriktion Denna maumltning goumlrs paring
en viss (lokal) del av staringngens mantelyta vanligen omedelbart ovanfoumlr spetsshy
konen paring mekanisk eller elektronisk vaumlg Kvoten mellan lokal mantelfriktion
och spetsmotstaringnd har visat sig vara jordartsberoende vilket ger moumljlighet till
en grov jordartsbedoumlmning Denna tillaumlggsinformation aumlr av stort vaumlrde och har
starkt bidragit till det vaumlxande intresset foumlr trycksondering
Svenska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Den i Sverige hittills vanligaste trycksonderingsutrustningen har utvecklats av
Ingenjoumlrsfirma Nilcon AB Kaumlnnetecknande foumlr denna metod aumlr att spetsen med
tillhoumlrande skaft (fig 1) genom en glappkoppling aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till sondshy
staringngen i oumlvergaringngen mellan denna och spetsen Sjaumllva spetsen har formen av en
urgroumlpt fyrkantig pyramid med maximalt 10 cm2 tvaumlrsnittsyta Glappet uppgaringr
till 5 a 10 cm och utnyttjas foumlr att paring vissa nivaringer vanligtvis var eller varannan
meter bestaumlmma mantelmotstaringndets andel i totalmotstaringndet Denna maumltning tillshy
garingr saring att sondstaringngen dras upp saring mycket som glappet medger varefter den
aringter trycks ner under maumltning av erforderlig kraft Paring diagrampapperet (fig 2)
som automatiskt matas fram med 1100 av sondens neddrivningshastighet komshy
mer denna upp- och nedaringtgaringende roumlrelse av sondstaringngen att ge tvaring horisontella
linjer av vilka den undre ritas naumlr sonden avlastas och den oumlvre naumlr denna aringter
belastas Naumlr vertikalkraften i detta laumlge oumlverstiger mantelmotstaringndet trycks
sondstaringngen till kontakt med spetsen vilket ger mantelmotstaringndet Naumlr kraften
oumlkas ytterligare foumlr oumlvervinnande av spetsmotstaringndet sammanfaller de baringda
linjerna Ens k 0-linje konstrueras genom att mantelmotstaringnden paring de olika
maumltnivaringerna sammanbinds Avstaringndet fraringn denna linje till kurvan utgoumlr spetsshy
motstaringndet
Naumlr sonderingsmotstaringndet oumlverstiger stoumlrsta tillgaumlngliga nedtryckningskraft
(10-20 kN) kan ytterligare nedtraumlngning erharingllas genom att spetsen roteras vid
reducerad tryckkraft (3 a 5 kN) Om det aumlr moumljligt oumlvergaringr man paring nytt till vanshy
lig trycksondering
3
Principskiss av gjgppkoppling
Piot
~ ~ Sektion a-a A B
Fig 1 Nederdel av trycksond typ Nilcon med glappkoppling och spets i form av 11urgroumlpt 11 fyrkantig pyramid Principfigur
Lower part of the static penetrometer type Nilcon supshyplied with an axial play above the pyramidical squareshyshaped point In principle
5
10
15
20
25
4
0
Torrskorpa
Lera
Snaumlckskallager
Lera E c 0 gt
Grusf 0 E f (lJ
O C
Lerasect-0
Fin sand mycket loumlst lagrad
Lera
Sten
Lera
ISand och grus moraumln
t 3x25 varv (5 kN)
f 50 varv (5-8kN)
10 I 2s2m0 Kraft kN
Fig 2 Exempel paring automatiskt uppritat diagram fraringn trycksond typ Nilcon
Diagram automatically recorded by the Nilcon device
5
Utrustningen kan antingen foumlrankras i jorden med jordskruvar varvid neddrivshy
ningen aringstadkommes manuellt eller monteras paring traktor varvid traktorns
hydraulik utnyttjas foumlr neddrivningen och dess tyngd tjaumlnar som motharingll
Omkring 1950 utvecklades vid Statens geotekniska institut (SGI) en hydraulisk
trycksond (fig 3) Funktionssaumlttet foumlr sonden framgaringr schematiskt av fig 4
Sondstaringngen drivs ner under samtidig nedpressning och rotation Maximalt vridshy
moment uppgaringr till 250 Nm och maximal tryckkraft till 10 kN (== fordonets tyngd)
Neddrivningshastigheten aumlr ca 3 mmin Spetsen roumlrlig i foumlrharingllande till
sondstaringngen aumlr konisk med en basdiameter av 25 respektive 40 mm motsvaranshy2
de en tvaumlrsnittsarea av ca 5 respektive ca 12 5 cm Foumlrharingllandet mellan nedshy
pressningshastighet och rotationshastighet motsvarar en stigning av 15 Foumlrsoumlksshy
resultat har visat att samma foumlrharingllande gaumlller foumlr kvoten mellan neddrivningsshy
motstaringnd och vridningsmotstaringnd i mantelytan under sonderingen Vridningsmotshy
staringndet erharinglls ur uppmaumltt vridmoment Eftersom aumlven det totala sonderingsmotshy
staringndet maumlts kan spetsmotstaringndet erharingllas som skillnaden mellan totalmotstaringndet
och neddrivningsmotstaringndet i mantelytan (jfr fig 5) Denna utvaumlrdering av
spetsmotstaringndet goumlrs direkt av maskinen och uppritas som funktion av djupet
under markytan
Elektroniska metoder
Ingenj oumlrsfirma Borros AB har utvecklat en elektronisk trycksond foumlr direkt maumltshy2
ning av spetsmotstaringndet Spetsen finns i olika utfoumlranden samtliga med 10 cm
area Den aumlr utrustad med traringdtoumljningsgivare vilka genom en kabel staringr i foumlrshy
bindelse med ett registrerande maumltinstrument vid markytan (jfr fig 1-3 i artikel
av A Haumlgby i denna publikation) Maximal nedtryckningskraft uppgaringr normalt
till 40 kN Foumlr speciella foumlrharingllanden finns moumljligheter att anvaumlnda kraftigare
spetsar Nedtryckningskraften aumlr emellertid aumlven beroende av foumlrankringsmoumljshy
ligheterna (tex jordskruvar) Foumlr neddrivningen anvaumlnds vanligtvis vevdomkraft
varvid en nedpressningshastighet av ca O 8 mmin erharinglls
6
Fig 3 Trycksond typ SGI monterad paring en Mercedes Unimog
Static penetrometer type SGI mounted on a Mercedes Unimog jeep
7
~ Fast system
Valsar
Svaumlngbart och i vertikalled roumlrligt ----iA
system Haumlvstaringng foumlr oumlvershyfoumlring av roumlrelse till skrivaren
Moumltfjaumlder foumlr vridshymoment
Sondspets
Roterande
- Ej roterande---
Spets i1 25 mm Spets Jf 40 mm
Fig 4 Principfigur av trycksond typ SGI med tillhoumlrande spetsar
General arrangement of the SGI penetrometer In principle
8
Spelsmolstampod
jNeddrivni ngsmotstampndi mantelytan -
-
Stigning 15 ( kaumlnd I
Vridningsmotstampnd i mantelytan (maumlts)
Roumlrelseriktning foumlr en punkt p8 mantelytan
Fig 5 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd vid trycksondering typ SGI
Principle of separating skin friction from cone resistance at the SGI penetrometer
Tryckkraft paring ( ~~nerstaringng ger ~etsmotstaringndet
-7cm~v
(a) ( b) (c)
Fig 6 Spets till hollaumlndsk sond (a-b) samt handtag (c) foumlr manoumlvrering av tryckkraften till staringng och ytterroumlr (efter Sanglerat 1972) Point of the Dutch Static Penetrometer (a-b) and handle (c) for the change of load application from inner rod to tube ( af ter Sanglerat 1972)
9
Traringdtoumljningsgivarna bestaringr av fyra aktiva och fyra passiva givare de senare
foumlr temperaturkorrigering Genom seriekoppling av de fyra givarna uppnarings foumlrshy
delen att eventuella boumljspaumlnningar utbalanseras och endast vertikala krafter
registreras Vid oumlkat eller minskat tryck mot spetsen laumlngdaumlndras denna i axiell
led vilket ger en motstaringndsaumlndring i traringdtoumljningsgivarna och samtidigt en obalans
i maumltinstrumentet vid markytan Denna obalans motsvarar trycket mot spetsens
tvaumlrsnittsarea (10 cm2) Skrivaren goumlr daring utslag motsvarande obalansen varvid
spetsmotstaringndet automatiskt erharinglls som funktion av djupet under markytan
Utlaumlndska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Hollaumlndsk try-0ksond _
En oumlversikt oumlver utlaumlndska trycksonderingsmetoder inleds naturligen med en
beskrivning av den hollaumlndska trycksonden som aumlr den aumlldsta och har varit
foumlrebild foumlr senare utvecklade metoder Den har vunnit spridning oumlver saring gott
som hela vaumlrlden (ca 1000 exemplar laumlr finnas av denna sond) Den tillverkas av
Goudsche Machinefahriek Gouda
Spetsen som aumlr patenterad av Geotekniska laboratoriet i Delft aumlr konisk (fig 6) 2och har 60deg spetsvinkel och 10 cm tvaumlrsnittsarea Mellan spetsen och dess foumlrshy
laumlngning utbildas en slaumlppning som paringverkar brottutvecklingen i jorden vid spetshy
sen (minskar spetsmotstaringndet) Spetsens skaft aumlr som framgaringr av figuren svagt
koniskt med upparingt avtagande diameter
Neddrivningskraften oumlverfoumlrs till spetsen via ett inre staringngsystem daumlr de 1 m
laringnga staumlngerna (r 15 mm) 1tstaplas t1 paring varandra utan hopgaumlngning Detta moumljligshy
goumlrs genom att ytterroumlrets innerdiameter aumlr endast 1 mm stoumlrre (16 mm) aumln
staringngdiametern Roumlrens ytterdiameter aumlr 36 mm och laumlngden aumlr 1 m dvs samma
laumlngd som innerstaumlngerna
Vid sonderingen maumlts spetsmotstaringndet i 20 cm intervaller genom att foumlrst enbart
spetsen trycks ner ca 7 cm Daumlrefter trycks ytterroumlret ner lika laringngt vilket ger
mantelmotstaringndet (jfr fig 6 a-b) Vid fortsatt tryckning paring ytterroumlret foumlljer aumlven
10
spetsen med (ca 13 cm) till naumlsta maumltningsnivaring varvid det totala neddrivningsshy
motstaringndet erharinglls
Den hollaumlndska trycksonden foumlrekommer i flera versioner en laumlttare sond foumlr
tryckkrafter upp till 20 a 25 kN och andra tyngre varianter vanligtvis med
kapaciteten 100 kN respektive 200 kN Tryckkraften kan foumlr den laumlttare sonden
snabbt oumlverfoumlras fraringn innerstaumlnger till ytterroumlr eller vice versa genom att handshy
taget dras ut eller skjuts in (jfr fig 6 c och fig 7 b) Foumlr oumlvriga versioner sker
denna operation paring ett naringgot annorlunda saumltt (jfr nedan)
Den laumlttare sonden aumlr handdriven (fig 7 a) och anvaumlnds huvudsakligen foumlr sondeshy
ring i loumlsare jordar vanligtvis till houmlgst 10 m djup Foumlr att reducera mantelshy
motstaringndet och daumlrigenom oumlka sondens aktionsdjup anvaumlnds ofta till denna version
ytterroumlr vars diameter aumlr lika med spetsdiametern endast vid roumlraumlndarna men
paring 90 av roumlrlaumlngden har mindre diameter (jfr fig 12 b) I samma syfte foumlrses
ibland det nedersta roumlret istaumlllet med en lokal foumlrtjockning ett stycke ovanfoumlr
spetsen I baringda fallen kan endast spetsmotstaringndet maumltas
De tyngre hollaumlndska trycksonderna aumlr mekaniserade Fig 8 a visar 100 kNshy
versionen Foumlr avlaumlsning finns tvaring oljemanometrar (fig 8 b) den ena avsedd
foumlr maumltning av spetsmotstaringnd den andra foumlr mantelmotstaringnd och totalmotstaringnd
Neddrivningsanordningen har utrustats med ett hjulpar foumlr att underlaumltta foumlrflyttshy
ningen Den kan saringledes dragas foumlr hand eller med traktor mellan borrpunkterna
Utrustningen kan ocksaring monteras paring fordon saringsom visas i fig 9 a varvid vid
sonderingen fordonet maringste foumlrankras (fig 9 b) om dess tyngd inte ger erfordershy
ligt motharingll Fordonet i figuren aumlr utrustat med kran Foumlr att skydda fordonets
fjaumldring vid lyftning av tyngre foumlremaringl km stoumldben erfordras (fig 9b) Foumlr nedshy
drivning av jordskruvarna anvaumlnds vridenheten till den visade kranen vilket inneshy
baumlr en avsevaumlrd tidsbesparing
Paring initiativ av Begemann utvecklades under 1960-talet foumlr den hollaumlndska tryckshy
sonden en helt ny spets friktionsmantel~etsen med vilken aumlven lokal mantelshy
friktion kan maumltas Skillnaden jaumlmfoumlrt med vanliga spetsar bestaringr huvudsakligen
i att den nya spetsen har faringtt ytterligare en komponent en friktionsmantel med 2mantelytan 150 cm placerad ca 20 cm ovanfoumlr spetskonen (jfr fig 10) Vid
tryckning paring innerstaumlngerna kommer i detta fall spetsen foumlrst att tryckas ned
ca 4 cm (straumlckan a i fig 11) varefter aumlven friktionsmanteln foumlljer med en
11
Fig 7 Laumlttare hollaumlndsk sond (25 kN) (a) med naumlrbild av manoumlvershyorgan foumlr kraftoumlverfoumlring b)
Light Dutch Static Penetrometer (25 kN) (a) anda close-up of the handle for the change of load application (b)
12
(a)
(b)
Fig 8 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) (a) med detalj av registreringsshyanordning (b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) (a) with a close-up of the recording part (b)
13
(a)
(b)
Fig 9 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) monterad paring foumlrankrat fordon Foumlrankringsskruvarna drivs med hjaumllp av den visade kranen (a-b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) mounted on an anchored vehicle The screw anchors are driven by the crane shown (a-b)
14
Begemanns spets
Begemann s cone
Fig 1 O Begemanns friktionsmantelspets och den vanliga (korta) hollaumlndska trycksondspetsen i hoptryckt och maximalt utdraget laumlge
Begemann s Adhesion Jacket Cone and the common (short) Dutch cone in the compressed and the max extended position
15
straumlcka av ca 4 cm (straumlckan b) samtidigt som spetsen trycks ned lika laringngt
(totalt straumlckan a+b) Den lokala mantelfriktionen saumltts lika med tryckkraftens
oumllming fraringn foumlrsta till andra avlaumlsningstillfaumlllet (P -P ) dividerad med friktionsshy3 2
2mantelns yta (150 cm ) Tryckkraften oumlverfoumlrs nu fraringn innerstaumlngerna till yttershy
roumlren varvid de olika delarna teleskopiskt garingr in i varandra Under denna nedshy
trycknings foumlrsta 4 cm erharinglls mantelmotstaringndet laumlngs ytterroumlren vilket under
foumllj ande 4 cm oumlkar med det lokala mantelmotstaringndet laumlngs friktionsmanteln
Tryckningen paring ytterroumlren fortsaumltts daumlrefter tills sondspetsen naringr naumlsta maumltshy
nivaring vilket ger det totala sonderingsmotstaringndet (P i fig 11)1
En jaumlmfoumlrelse mellan Begemanns friktionsmantel och jaumlmntjocka friktionsmantlar
utgoumlrande en del av ytterroumlret (jfr t ex Fugros sond i fig 16) har visat att den
nedre avfasade delen av Begemanns friktionsmantel ger en form av spetsmotshy
staringnd som i sand och grus kan utgoumlra upp till 50 av det uppmaumltta friktionsmanshy
telmotstaringndet
I vissa fall kan kombinationen stort spetsmotstaringnd - stort sonderingsdjup medfoumlra
att den elastiska sammantryckningen av innerstaumlngerna blir saring stor att den tillshy
gaumlngliga slaglaumlngden inte aumlr tillraumlcklig foumlr att roumlra spetsen (mer aumln 8 cm samshy
mantryckning) eller friktionsmanteln (mer aumln 4 cm sammantryckning) Den elasshy
tiska sammantryckningen utgoumlr ca 1 cm per 360 enheter av produkten kraft (kN)
x djup (m)
Vid mycket smaring spetsmotstaringnd kan korrektion erfordras foumlr innerstaumlngernas vikt
1 38 kgm Foumlr att haringlla friktionen mellan innerstaumlnger och ytterroumlr saring laringg som
moumljligt aumlr det tillraringdligt att anvaumlnda smoumlrjmedel Friktionen medfoumlr naumlmligen
att det uppmaumltta spetsmotstaringndet blir foumlr stort
Begemanns friktionsmantelspets kan anvaumlndas till samtliga versioner av hollaumlndsk
trycksond
Aumlven i Belgien aumlr hollaumlndsk trycksond mycket vanlig Av tradition anvaumlnder man
dock den spetstyp som visas i fig 12 a-b Spetsen som ansluter direkt ti11 innershy
staumlngerna salmar helt mantel och bestaringr endast av en kon som tillsammans med
innerstaumlngerna aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret Den baumlsta oumlverensstaumlm-
16
I I Il m N
Maumltning av totalmotstaringnd
Maumltning av spetsmotstaringnd
Maumltning av
spetsm otstaringnd + +lokal friktion
C trycks tele -
skopiskt in i B ( ger mantel -motstaringnd laumlngs staringngen) och
sedan (C+ B) in i A
Fcktoo-1mantel ( maumltning av lokal friktion)
C
B
~
A
I I 636mm----- 1- 16 36mm [
J Horisontal skalan ~ 3 ggr___v--e---rtik-=-a=ls=k=a_la=n--______
Fig 11 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd lokal mantelshyfriktion och totalt mantelmotstaringnd vid sondering med Begemann-spetsen
Principle of separating cone resistance local friction and total skin friction in connection with the Begemann cone
17
(a)
(b)
Fig 12 Sondspets till hollaumlndsk trycksond enligt belgisk praxis a) Spets med innerstaringng b) Spets och ytterroumlr
Point of the Dutch Static Penetrometer according to Belgian practice a) Point with inner rod b) Point and tubes
18
melsen mellan uppmaumltt och verkligt spetsmotstaringnd erharinglls med denna spets om
maumltningen sker just i det oumlgonblick spetsen boumlrjar roumlra sig Det aumlr ocksaring detta
vaumlrde som anges som spetsmotstaringnd vid sondering med denna spets Vid fortshy
satt nedtryckning av spetsen kommer den av spetsen undantraumlngda jorden successhy
sivt att fylla ut det tomrum som bildas genom glappet mellan spets och ytterroumlr
Denna moumljlighet foumlr jorden att roumlra sig runt spetsen ger ett foumlr laringgt spetsmotshy
staringnd ofta endast 50 av initialvaumlrdet enligt ovan
Foumlrsoumlk har visat att de nedaringtriktade friktionskrafter som upptraumlder mellan sondshy
staringngens respektive spetsens mantelyta och jorden under neddrivningen ger ett
extra oumlverlagringstryck paring spetsnivaringn En spets utan slaumlppning med viss manshy
tellaumlngd ger daumlrfoumlr stoumlrre spetsmotstaringnd (ca 10) aumln en spets utan mantel Detta
aumlr en av orsakerna varfoumlr man i Belgienfoumlredrar den ovan beskrivna spetsen
utan mantel
En av Haefeli-Fehlmann konstruerad trycksond (fig 13) aumlr foumlrsedd med glappshy
koppling nere vid spetsen Spetsens manteldel har samma diameter som spetsen 2och en mantelyta av 160 cm Med denna metod saumlrskiljs spets- och mantelmotshy
staringnd paring ett mera indirekt saumltt aumln vid vanligt foumlrfarande enligt ovan Totalt
sonderingsmotstaringnd erharinglls vid samtidig nedtryckning av spets och staumlnger
Mantelmotstaringndet mot staringngen bestaumlms genom att sondstaringngen vid tillfaumllligt
avbrott i sonderingen dras upp straumlckan a (fig 13) Vid ytterligare uppdragning
foumlljer aumlven spetsen med varvid uppdragningsmotstaringndet oumlkar med det delmanshy2
telmotstaringnd som upptraumlder mot spetsens mantelyta (160 cm ) Eftersom saringlunshy
da mantelmotstaringndet maumlts under en upparingtgaringende roumlrelse av staringngen under det att (
totalmotstaringndet maumlts under nedtryckningsskedet blir det haumlrvid erharingllna mantel-
motstaringndet vanligen mindre aumln det som ingaringr i totalmotstaringndet Skillnaden melshy
lan totalmotstaringnd och mantelmotstaringnd dvs spetsmotstaringndet blir daumlrfoumlr i detta
fall foumlr stort
Elektroniska metoder
Omkring aringr 1950 utvecklades vid Degebo (Deutsche Forschungsgesellschaft foumlr
Bodenmechanik) en elektronisk trycksondutrustning som numera tillverkas av
19
115mm (A160 c~l
Tvaumlrsnittsarea ( 15 crrf l
Fig 13 Nederdel av trycksond typ Haefeli-Fehlmann
Lower part of static penetrometer type Haefeli-Fehlmann
Maumltt raringdens svaumlngning (daumlmpad)
(bl
middot -1AAA ( cl Jaumlmfoumlrelsetraringshy
dens svaumln~ning (odaumlmpad)bull~
Maumltt raringd
Maumltmantel (dl Svaumlngnings bild efter avstaumlmning av jaumlmfoumlrelse -traringdens frekvens
Maumltspets
(al
Ljusskaumlrm Jaumlmfoumlrelsetraringd
c~middot middot middotmiddotmiddotmiddot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot middotmiddot Avstaumlmningsratt--el j bull l
~ Maumltt raringd
(el
Fig 14 Nederdel av trycksond typ Maihak (a) samt princip foumlr elektronisk maumltning av spetsmotstaringnd (b-e)
Lower part of static penetrometer type Maihak (a) and principle for electronic recording of the cone resistance (b-e)
20
Maihak AG i Hamburg Spetsen aumlr konisk med spetsvinkeln 60deg och diametern
35 7 mm (jfr DIN 4094) Spetsmotstaringndet maumlts elektroniskt under det att manshy
telmotstaringndet maumlts hydrauliskt med oljemanometer Stoumlrsta tillaringtna spetskraft
aumlr 50 kN och maximal totalkraft 75 kN
Trycket som uppstaringr mot spetsen under sondens nedtraumlngning medfoumlr elastiska
sammantryckningar av en tunnvaumlggig cylindrisk mantel placerad omedelbart
ovanfoumlr spetsen (fig 14 a) Dessa elastiska sammantryckningar utnyttjas foumlr
maumltning av spetsmotstaringndet enligt foumlljande Tryckvariationerna faringr paringverka en
foumlrspaumlnd staringltraringd som har faumlsts centralt i axiell led i maumltmanteln Vid belastshy
ning minskas foumlrspaumlnningen och daumlrmed egenfrekvensen i traringden Dessa variashy
tioner i egenfrekvens oumlverfoumlrs till elektriska svaumlngningar av en elektromagnet
och foumlrs upp genom staumlngerna via en maumltkabel till en mottagare vid markytan
Fig 15 visar mottagarenheten som kan anslutas antingen till 220 V eller till
110 V vaumlxelstroumlm (50 Hz) Naumlr stroumlmbrytaren (10) slarings till visar sig paring ljusshy
skaumlrmen (2) en horisontell ljuslinje (fig 14c) Denna linje motsvarar den i
mottagaren befintliga jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngning som aumlr odaumlmpad Ljusshy
bildens skaumlrpa och ljusstyrka kan staumlllas in med rattarna (12) och (13) i fig 15
Maumlttraringden i spetsen svaumlnger endast naumlr den erharingller svaumlngningsimpuls fraringn
mottagarenheten Denna svaumlngning blir daumlmpad (fig 14 b) Svaumlngningsimpulsen
kan regleras (15) antingen manuellt eller automatiskt (fig 15) Intervallet melshy
lan impulserna kan staumlllas in med vred (14) Varje impuls orsakar en vertikal
avlaumlnkning av ljusbilden paring skaumlrmen Naumlr jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngningsfrekvens
har avstaumlmts saring att den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens kommer ljusbilden
att visa en sluten kurva som till foumlljd av maumlttraringdens daumlmpade svaumlngning laringngshy
samt sluter sig och om impulserna upphoumlr aringtergaringr till ett horisontellt streck
Under den tid som staringr till foumlrfogande innan maumlttraringdens svaumlngning helt har daumlmshy
pats maringste jaumlmfoumlrelsetraringdens och maumlttraringdens frekvens avstaumlmmas Detta tillgaringr
saring att man med hjaumllp av dubbelvredet (4) aumlndrar jaumlmfoumlrelsetraringdens frekvens tills
den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens (jfr principskissen i fig 14 e) Frekvensshy
likheten avgoumlrs med ledning av ljusbildens utseende paring ljusskaumlrmen Naumlr de baringda
svaumlngningsroumlrelserna tillsammans genererar en sluten kurva i form av en ellips
eller en cirkel (fig 14 d) som utan gungningar laringngsamt sluter sig aumlr
frekvenserna lika Grovinstaumlllning av frekvensen goumlrs med den undre och fin-
21
7
Fig 15 Maumltinstrument ull Maihak-sondenRecordill11 unit for the JAaihak Static penetrotneter
22
instaumlllning med den oumlvre av dubbel vredets baringda rattar Vanligtvis goumlrs en
bestaumlmning av spetsmotstaringndet per 10 cm neddrivning Neddrivningshastigshy
heten uppgaringr till ca 0 2 mmin
Firma Fugro i Holland har i samarbete med Philips Company konstruerat en
elektronisk trycksond foumlr direkt maumltning och registrering av spetsmotstaringndet
En senare version av sonden maumlter baringde spetsmotstaringnd och lokal mantelfriktion
(De Ruiter 1971) Spetsen skiljer sig i det senare fallet i flera avseenden fraringn 2
Begemanns spets men har liksom denna tvaumlrsnittsarean 10 cm och spetsvinshy
keln 60deg Den saknar daumlremot slaumlppning och aumlr cylindrisk i hela sin laumlngd 2(jfr fig 16) Friktionsmanteln har ytan 150 cm Foumlr maumltning av spetsmotshy
staringnd och lokal mantelfriktion finns i spetsen ett antal traringdtoumljningsgivare vilka
har placerats och kopplats paring saringdant saumltt att endast vertikala krafter maumlts De
spaumlnningsvariationer som orsakas av motstaringndsaumlndringarna i traringdtoumljningsgivarshy
na registreras av maumltinstrument via en Wheatstone-brygga foumlr spetsmotstaringndet
och en foumlr mantelfriktionen Resultatet erharinglls automatiskt som en kontinuerlig
kurva visande spetsmotstaringnd respektive lokal mantelfriktion som funktion av
djupet Signalerna fraringn spetsen foumlrs upp till maumltinstrumentet vid markytan via
en maumltkabel som aumlr traumldd genom de iharingliga staumlngerna Paring senare tid har Fugro
utvecklat ett datasystem vilket goumlr det moumljligt att oumlverfoumlra faumlltresultatet paring
telex till kontoret foumlr uppritning och utvaumlrdering varefter resultatet aringtersaumlnds
till foumlrsoumlksplatsen paring telex
Tre spetsar finns vilka kan anvaumlndas upp till en stoumlrsta kraft av 10 kN 50 kN
(normalspets) respektive 100 kN Foumlr att komma ifraringn foumlrankringsproblemet
har utrustningen monterats paring ett tungt specialfordon vilket enbart genom sin
tyngd ger ett motharingll av 120 - 130 kN
Moumljlighet finns vidare att utrusta Fugro-sonderna med en inklinometer vilken
kan vara av vaumlrde foumlr bedoumlmning av sondens krokighet vid sondering till stora
djup (25 - 30 m)
Fugro har genomfoumlrt en serie foumlrsoumlk daumlr friktionsmanteln placerades paring olika
avstaringnd fraringn spetsen Enligt nuvarande praxis ansluter den ca 14 cm laringnga
friktionsmanteln direkt till spetskonen dvs dess tyngdpunkt aumlr belaumlgen 7 cm
ovanfoumlr konen Vid foumlrsoumlksserien placerades manteln aumlven paring avstaringnden 25
23
7
8
5
3
Friktionsshymantel 4 utbytbar)
3
2
ij--J I
Fig 16 Spets till elektronisk trycksond typ Fugro (1) Konisk spets (10 cm2) (2) lastcell (3) traringdtoumljningsgivare (4) friktionsmantel (5) justeringsring (6) vattentaumlt bussning (7) kabel och (8) anslutning till staumlnger ( ur De Ruiter 1971)
Point of the electric static penetrometer type Fugro (1) Conical point (10 cm2) (2) load cell (3) strain gauges (4) friction sleeve (5) adjustment ring (6) water-proof bushing (7) cable and (8) connection with rods (from De Ruiter 1971)
24
35 65 och 85 cm fraringn konen Haumlrvid framkom att mantelfriktionen aumlr stoumlrst
omedelbart ovanfoumlr spetsen och att den minskar paringtagligt naumlr avstaringndet blir
stoumlrre aumln ca 20 cm (jfr placeringen av Begemanns friktionsmantel) Paring ca 70 cm
avstaringnd fraringn konen var mantelfriktionen endast 20 - 40 av vaumlrdet omedelbart
ovanfoumlr konen Naumlr avstaringndet oumlkades ytterligare kunde en tendens till oumlkad
mantelfriktion maumlrkas Indikationen var dock mycket svag eftersom den baseshy
rades paring endast en maumltpunkt En annan viktig slutsats vid Fugros foumlrsoumlk var att
de nedaringtriktade friktionskrafternas tillskott till det vertikala oumlverlagringstrycket
blev alltmer bestaumlmmande foumlr mantelfriktionens storlek och variation ju laumlngre
bort fraringn konen manteln placerades Foumlr att erharinglla baumlsta moumljliga underlag
foumlr tolkning av jordlagerfoumlljd bedoumlmdes det vara laumlmpligast att placera frikshy
tionsmanteln saring naumlra spetsen som det rent praktiskt aumlr moumljligt dvs motsvashy
rande nuvarande praxis
Vid Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) i Hamburg paringgaringr f n utvecklingen av
en elektronisk trycksond i samarbete med Byggnadsnaumlmndens geotekniska avdelshy
ning i Amsterdam Holland (ingenjoumlr L Kok) Denna trycksond aumlr enligt uppgift
utrustad foumlr maumltning av spetsmotstaringnd lokal mantelfriktion (paring en yta av 2400 cm ) staringnglutning samt porvattentryck paring spetsnivaringn Konens spetsvinkel
aumlr 60deg och dess basdiameter 35 6 mm Spetsmotstaringnd porvattentryck och
staringnglutning maumlts induktivt under det att mantelfriktionen maumlts medelst traringdshy
toumljningsgivare Oumlvre graumlnsvaumlrdet foumlr spetsmotstaringndet uppges vara 50 kN foumlr
mantelfriktionen 125 kPa (motsvarande en kraft av 5 kN) och foumlr porvattenshy
trycket 500 kPa Vidare kan staringnglutningar av upp till 25deg avvikelse fraringn lodshy
linjen maumltas i tvaring mot varandra vinkelraumlta plan
Statisk-dynamiska metoder
J ordlagerfoumlrharingllandena i Mellaneuropa skiljer sig ganska avsevaumlrt fraringn vad som
aumlr normalt i Sverige Ofta kant ex mycket loumlsa jordlager oumlverlagras av mycket
fasta lager Foumlr att foumlrbaumlttra trycksondens nedtraumlngningsfoumlrmaringga har daumlrfoumlr
metoder utvecklats som medger omvaumlxlande statisk och dynamisk sondering
s k statisk-dynamiska sonderingsmetoder
25
Andina-sonden
Den foumlrmodligen mest avancerade metoden i detta sammanhang aumlr av mekanisk
typ och har lanserats och patenterats av Andina i Schweiz Den foumlrekommer
sedan 1967 aumlven i Frankrike genom Sopecaf Company i Lyons Utrustningen aumlr
monterad paring ett specialfordon som enbart genom sin tyngd ger ett motharingll
av 150 kN Enligt ett foumlrfarande som beskrivs naumlrmare nedan utfoumlrs sondeshy
ringen (lastparingfoumlringen) saring laringngsamt att den kan jaumlmfoumlras med ett regelraumltt
belastningsfoumlrsoumlk Enligt ett andra foumlrfarande tillaumlmpas en konstant neddrivshy
ningshastighet av 2 cms
Spetsen som aumlr konisk (fig 17) har diametern 80 mm dvs tvaumlrsnittsytan 250 cm spetsvinkeln 90deg samt en speciell manteldel foumlr maumltning av lokal manshy
telfriktion (yta 628 cm 2) Den egentliga spetsen utgoumlrs av tvaring spetsar en 2central spets med diametern fel 39 mm (12 cm ) som aumlr fast foumlrbunden med
innerstaumlngerna (fel 35 mm) och en yttre koncentrisk spetsdel som foumlrstorar
den centrala spetsen utan att foumlraumlndra dess form Vid tryckning endast paring innershy
staumlngerna vilket blir aktuellt naumlr 80 mm-spetsen inte kan drivas djupare komshy
mer den centrala 39 mm-spetsen att loumlsgoumlras fraringn den stoumlrre spetsen och
sonderingen kan fortsaumlttas tills motstaringndet blir foumlr stort aumlven foumlr denna mindre
spets I detta laumlge kan man oumlvergaring till dynamisk sondering varvid slagningen
utfoumlrs med en 750 kg hejare som faringr falla fraringn 16 cm houmljd Nedtraumlngningen per
slag registreras automatiskt
Med Andina-sonden kan spetsmotstaringndet maumltas dels medan lasten laringngsamt paringshy
foumlrs intill dess spetsen boumlrjar roumlra sig (foumlrsta skedet) dels under det skede
naumlr spetsen oumlvergaringr fraringn roumlrelse till vila (andra skedet) Dessa baringda spetsmotshy
staringnd har visat sig vara i stort sett lika vid sondering i sand- eller grusavlagshy
ringar under det att spetsmotstaringndet i leriga och siltiga jordar alltid aumlr houmlgre
i foumlrsta aumln i andra skedet
Vid den statiska sonderingen med Andina-sonden kan mantelfriktionen laumlngs
friktionsmanteln bestaumlmmas paring mekanisk vaumlg Foumlr avlaumlsning av sonderingsmotshy
staringndet finns en dynamometer avsedd foumlr maumltning av spetsmotstaringnd respektive
totalmotstaringnd samt tvaring dynamometrar foumlr maumltning av lokalt mantelmotstaringnd
respektive totalt mantelmotstaringnd En form av dubbelkontroll existerar genom
moumljligheten att laumlsa av de manometrar som aumlr anslutna till det hydrauliska
systemet foumlr domkrafterna anvaumlnda foumlr nedpressningen
26
----1middotmiddotrr I I I I I I I I I I I I
250mm friktionsshymantel ( 628 cm2 )
Cent ralsp etsdel () 80mm
()35mm( 50 cm2 ) ( innerstaringng)
~ ltgt 39mm ( 12 cm2)
( o) (b)
Fig 17 Princip foumlr anvaumlndning av statisk-dynamisk sond typ Andina a) Vid normalt spetsmotstaringnd b) Vid stort spetsmotstaringnd (spetsen kan aumlven hejas ned)
Mode of using the static-dynamic penetrometer type Andina a) At normal cone resistance b) At arge cone resistance (the cone can also be hammered down)
27
Summary
The article describes the most important static penetration methods used at
present both in Sweden and abroad The old Dutch cone penetration method
commonly regarded as the prototype for the further developments of penetromshy
eters is described more in detail
The basic research in Sweden started in the beginning of 1940 but the main
contributions have been made ltluring the last two decades Today three lines of
concepts are followed by the manufacturers The most common static penshy
etrometer in Sweden is a mechanical device type Nilcon which is supplied
with an axial play just above the point This play makes it possible to separate
the skin friction from the cone resistance at desired levels Another Swedish
mechanical penetrometer evaluating the point resistance was developed by the
Swedish Geotechnical Institute A characteristic feature of this method is that
the rod is rotated ltluring the penetration while the ratio between the rotational
and penetrating velocity is held constant An electric penetrometer developed
by Borros AB measures the point resistance by means of a number of strain
gauges located in the point The strain gauges are connected to an amplifier
anda recording unit at the ground surface More recently a so-called acoustical
penetration method has been developed by Geotech AB Signals from the point
are here after amplification transmitted wirelessly to the receiver unit at the
ground surface This latter method is described in a separate article (by P J onell)
The foreign penetrometers described herein are (1) The Dutch penetrometer
including the Begemann friction jacket cone and the special point used in Belgium
for the Dutch penetrometers (2) the Haefeli-Fehlmann penetrometer (3) the
Maihak (Degebo) electric penetrometer (vibrating strings) (4) the Fugro electric
penetrometer which measures both point resistance and local friction II by means
of strain gauges and (5) an electric penetrometer under development by Hottinger
Baldwin Messtechnik in Hamburg Furthermore (6) the static-dynamic penetromshy
eter type Andina is described
28
Referenser
DE RUITER J 1971 Electric penetrometer for site investigations
J Soil Mech a Found Div Proc ASCE Vol 97 No SM2 p 457-472
DIN 4094 1964 Baugrund Ramm- und Drucksondiergeraumlte Abmessungen und
Arbeitsweise der Geraumlte Bl 1 Mai 1964
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice Elsevier Publ Co
Amsterdam p 1-91
29
TOLKNING AV TRY CKSONDERINGSRESULTAT
OumlVerdirektoumlr Bengt B Broms Statens Geotekniska Institut
Inledning
Trycksondering som aumlr en statisk sonderingsmetod liksom viktsondering
anvaumlnds i relativt stor utstraumlckning i Sverige fraumlmst vid oumlversiktliga undersoumlkshy
ningar foumlr att uppskatta jordlagerfoumlljd de olika lagrens utstraumlckning och
homogenitet samt foumlr att faring en uppfattning om jordens fasthet Undersoumlkningarna
kompletteras som regel med provtagning foumlr att faststaumllla jordlagrens sammanshy
saumlttning haringllfasthet och deformationsegenskaper En stor foumlrdel med tryckshy
sondering i jaumlmfoumlrelse med maringnga andra sonderingsmetoder aumlr att man erharingller
en automatisk kontinuerlig registrering av sondmotstaringndet Om mantelfriktionsshy
maumltning utfoumlrs samtidigt saring att spetsmotstaringndet kan saumlrskiljas vilket behandshy
las i det foumlljande oumlkas moumljligheten att avgoumlra jordlagrens sammansaumlttning
I Mellaneuropa brukas trycksondering framfoumlrallt vid detaljundersoumlkningar i
fraumlmst friktionsjord Sonderingsresultaten anvaumlnds daumlr i huvudsak vid beraumlkshy
ning av plattors och paringlars brottslast och saumlttning
En oumlversikt av olika sonderingsmetoder och tolkningen av foumlrsoumlksresultaten ges
i The Penetrometer and Soil Exploration av Sanglerat (1972) och i Dynamic
and Static Sounding of Soils in Engineering Geology av Bondarik (1967) I den
senare boken summeras fraumlmst rysk erfarenhet Svenska erfarenheter med
trycksondering har sammanfattats bl a av Kallstenius (1969) och Bergdahl (1969)
och norska erfarenheter av Andresen (1969) Foumlreliggande uppsats som delvis
bygger paring studier av ovanstaringende tvaring boumlcker och annan litteratur ger en oumlvershy
sikt av trycksonderingens anvaumlndning vid bedoumlmning av plattors och paringlars baumlrshy
foumlrmaringga jaumlmte utvaumlrdering av saumlttningar
Trycksondering i friktionsjord
Vid trycksondering i friktionsmaterial med konstant relativ lagringstaumlthet oumlkar
det specifika spetsmotstaringndet med djupet under markytan ned till ett visst kritiskt
30
djup saringsom paringvisats bl a av Kerisel (1961) och Vesic (1964) Foumlrsoumlk har visat
att det kritiska djupet bl a oumlkar med oumlkad relativ lagringstaumlthet Det kritiska
djupet torde emellertid aumlven paringverkas av friktionsjordens gradering och kornshy
storlek Dessutom inverkar spetsdiametern hos sonden
Under det kritiska djupet aumlr spetsmotstaringndet i stort sett konstant och oberoende
av djupet och av spetsdiametern saringsom visas i fig 1 Spetsmotstaringndet paringverkas
daumlr av foumlrutom jordens relativa lagringstaumlthet aumlven av oumlverlagringstrycket
jordens deformationsegenskaper det ursprungliga spaumlnningstillstaringndet och de
enskilda jordpartiklarnas haringllfasthet (Naumlr spetsmotstaringndet i sand oumlverstiger
ca 10 il 20 MNm2 boumlrjar sandpartiklarna att krossas vid sondspetsen)
Schultze amp Melzer (1965) rapporterar att oumlverlagringstrycket har en relativt
stor inverkan paring sondmotstaringndet Foumlrsoumlk har vidare visat att det ej raringder naringgot
enkelt samband mellan relativ lagringstaumlthet och sondmotstaringnd saringsom paringpekats
exempelvis av Muhs (1966) Kahl et al (1968) rapporterar att vid samma relashy
tiva lagringstaumlthet aumlr sondmotstaringndet houmlgre foumlr ensgraderad (sorterad) aumln foumlr
vaumllgraderad (osorterad) friktionsjord utom naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr
houmlg (Drgt 0 75)
Vid sondens nedtraumlngning under det kritiska djupet packas jorden kring sonden
varvid jordens volym minskar Jorden intill sondspetsen roumlr sig daumlrvid i huvudshy
sak nedaringt och i sidled Volymminskningen svarar mot sondspetsens och sondshy
staringngens totala volym under markytan Oumlver det kritiska djupet roumlr sig jorden
daumlremot aumlven upparingt mot markytan Daumlrigenom faringr jordens deformationsegenskashy
per stoumlrre inverkan paring sonderingsmotstaringndet under det kritiska djupet aumln oumlver
detta
Den ryske forskaren Durante (Bondarik 1967) har i sand undersoumlkt inverkan av
oumlverlagringstrycket paring det kritiska djupet och paring sonderingsmotstaringndet Sondeshy
ring med en dynamisk sonderingsmetod utfoumlrdes efter det att sanden schaktats
bort till 10 m djup Detta resultat jaumlmfoumlrdes med sonderingsmotstaringndet foumlre
avschaktningen Durante fann att sonderingsmotstaringndet efter avschaktning
minskade kraftigt naumlrmast den avschaktade ytan ned till ca 40 cm djup Daumlrshy
under svarade sondmotstaringndet mot det som uppmaumlttes foumlre avschaktningen paring
samma nivaring Samma effekt torde foumlreligga vid trycksondering Liknande resulshy
tat har foumlr viktsondering rapporterats av Dahlberg (1972)
31
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
20 40
2
Ec 4 g- Cl 0 middot~ a00 0
oo N
6 () -J Il Il
amp 0[t LO
8
Fig 1 Spetsmotstaringndet vid sondering i sand vid olika relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance in sand at different relative density (after Kerisel 1957)
Spaumlnningsoumlkning Stress increase
Fig 2 Spaumlnningsoumlkning fraringn friktionshylsa vid sondspetsens nivaring (efter Raedschelders 1961)
Stress increase caused by friction sleeve located at the level of the sounding cone (after Raedschelders 1961)
32
Grundvattenytans laumlge paringverkar sonderingsmotstaringndet saringsom paringpekats av Schultze amp Melzer (1965) Naumlr grundvattennivaringn passerades observerade de att sonderingsmotstaringndet minskade Liknande observationer har aumlven gjorts av Weiss (1964) Skillnaden i sondmotstaringnd mellan fuktig och vattenmaumlttad sand minskade med oumlkat oumlverlagringstryck och oumlkad relativ lagringstaumlthet
Geuze (1953) har undersoumlkt penetrationshastighetens inflytande paring sondmotstaringnshydet i sand Maximalt uppskattades denna inverkan till ca 7 vid en tiofaldig
oumlkning av penetrationshastigheten Kerisel (1961) och Jezequel (1969) rapporshy
terar att penetrationshastigheten ej hade naringgon inverkan i sand oumlver grundvattenshyytan Under grundvattenytan sjoumlnk daumlremot sondmotstaringndet med ca 20 naumlr nedshytryckningshastigheten oumlkade tio garingnger Vad som kan ha orsakat denna minskning av sonderingsmotstaringndet aumlr ej angivet Det aumlr moumljligt att de houmlga porvattenoumlvershytryck som erharinglls naumlr lagringstaumltheten aumlr laringg kan ha inverkat
Enligt Eide (1956) kan lagringstaumltheten foumlr sand uppskattas ur resultaten fraringn trycksondering enligt foumlljande tabell
Tabell 1 Samband mellan lagringstaumlthet och spetsmotstaringnd (efter Eide 1956)
Lagringstaumlthet Spetsmotstaringnd MNm2 (kpcm2)
Mycket loumlstlagrad lt 25 (lt25)
Loumlstlagrad 25- 50 (25- 50)
Medelfast lagrad 50-100 (50-100)
Fast lagrad 100-200 (100-200)
Mycket fastlagrad gt200 (gt200)
Meyerhof (1956) har foumlr sand angivit foumlljande samband mellan lagringstaumlthet (Dr) sondmotstaringnd vid resp SPT-foumlrsoumlk (Standard Penetration Test) N-tal tryckshysondering (hollaumlndsk sond) och materialets inre friktionsvinkel (ej))
33
Tabell 2 Samband mellan lagringstaumlthet sondmotstaringnd och inre friktions-vinkel (efter Meyerhof 1956)
Lagring Relativ Sonderings- Spetsmotstaringnd Inre friktions-lagrings- motstaringnd vid vid tryckson- vinkel taumlthet SPT-foumlrsoumlk dering cp grader D slag305 cm MNm
2 2r
(12~ (kpcm )
Mycket loumls lt02 lt4 lt20 (lt20) lt30
Loumls 02-04 4-10 20- 40 (20- 40) 30-35
Normal 04-06 10-30 40-120 (40-120) 35-40
Fast 0 6-08 30-50 120-200 (120-200) 40-45
Mycket fast gt08 gt50 gt200 (gt200) gt45
Foumlr siltig sand boumlr den inre friktionsvinkeln enligt Meyerhof minskas med
5 grader medan den foumlr sandigt grus boumlr oumlkas med 5 grader Senare undersoumlkshy
ningar har emellertid visat att spetsmotstaringndet ej enbart paringverkas av jordens
relativa lagringstaumlthet och inre friktionsvinkel Foumlrsiktighet boumlr saringledes iaktshy
tagas naumlr de av Meyerhof foumlreslagna sambanden anvaumlnds vid beraumlkning av exemshy
pelvis plattors och paringlars baumlrfoumlrmaringga En indelning som liknar dem som diskushy
terats av Eide och Meyerhof enligt ovan har foumlreslagits av Kahl amp Muhs (1952)
En viktig faktor som inverkar paring utvaumlrderingen av relativ lagringstaumlthet aumlr det
houmlga horisontaltryck som erharinglls i jorden vid packning och vid foumlrbelastning
Detta medfoumlr att sondmotstaringndet i ett saringdant material vid samma relativa lagshy
ringstaumlthet blir houmlgre aumln i naturligt lagrad och ej foumlrbelastad jord Denna skillshy
nad aumlr av stor betydelse bl a vid packningskontroll i faumllt
Trycksondering i kohesionsjord
Trycksondering aumlr ej saumlrskild vaumll laumlmpad till att bestaumlmma kohesionsjords
skjuvharingllfasthet Som regel kan endast en grov uppskattning goumlras Det registreshy
rade sondmotstaringndet blir ofta alltfoumlr laringgt vilket goumlr bestaumlmningen osaumlker om ej
en spets med stor area anvaumlnds Dessutom har foumlrsoumlk visat att saringdana faktorer
som nedtryckningshastighet spetsens form och lerans sensitivitet paringverkar
sonderingsmotstaringndet
J ezequel (1969) har i lera undersoumlkt bl a nedtryckningshastighetens inverkan paring
34
sondmotstaringndet (spetsmotstaringndet) Detta motstaringnd oumlkade i loumls lera med upp till 35 h 45 naumlr nedtryckningshastigheten oumlkade tio garingnger fraringn 0 6 mmin till 6 mmin Foumlr fast lera var aumlndringen obetydlig Thomas (1965) fann dock att penetrationsmotstaringndet foumlr den fasta s k Londonleran oumlkade naringgot med oumlkad penetrationshastighet Vid foumlrsoumlk utfoumlrda av Ladanyi amp Eden (1969) i loumls lera med houmlg sensitivitet erhoumllls en genomsnittlig oumlkning av 7 5 vid en tiofaldig oumlkning av nedtryckningshastigheten
Sanglerat (1972) anger att spetsvinkeln hos sondspetsen har betydelse endast naumlr spetsmotstaringndet aumlr mindre aumln 2 MNm2
Thomas (1965) har funnit att spetsens diameter i foumlrharingllande till staringngdiametern har relativt stor inverkan paring sondmotstaringndet Han har rapporterat att det specifika spetsmotstaringndet i relativt fast lera blir laumlgre om spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern aumln om den aumlr lika med staringngdiametern Kallstenius (1969) paringpekar att det uppmaumltta spetsmotstaringndet foumlr loumls lera till och med kan bli negativt om tung borrvaumltska anvaumlnds vid sondering och spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern
Foumlr kohesionsjord visar foumlrsoumlk att spetsmotstaringndet q8tatt normalt varierar spe s mellan 10 c och 20 c daumlr c aumlr lerans skjuvharingllfasthet under odraumlnerade foumlr-u u u haringllanden (extremvaumlrden 5 c resp 25 c ) Ett genomsnittsvaumlrde representeraru u sambandet qstatt = 15 c (Sanglerat 1972) Foumlr Londonlera fann Thomas (1965)tat spe s u att qsspe t s = 18 c Meigh amp Corbett (1970) erhoumlll vaumlrdet 16 paring kvoten qstatt c u spe s u naumlr sonderingsresultaten jaumlmfoumlrdes med resultaten fraringn vingborrfoumlrsoumlk Kerisel amp Adam (1969) rapporterar ett spetsmotstaringnd som foumlr halvfast lera och silt var 12 c till 15 c medan motstaringndet foumlr mycket fast lera var 35 c u u u Kallstenius (1969) fann att spetsmotstaringndet i loumls lera i genomsnitt motsvarade 15 c och att baumlrfaktorn N (kvoten qstatt c ) sjoumlnk med oumlkad spetsdiameter ochu c spe s u med oumlkad mantellaumlngd Vid Kallstenius undersoumlkningar bestaumlmdes skjuvharingllfast-heten genom konfoumlrsoumlk Vid lera med houmlg sensitivitet kan sondmotstaringndet emellershytid vara betydligt mindre aumln de ovan angivna vaumlrdena (Ladanyi amp Eden 1969)
Vaumlrdet paring baumlrfaktorn N c varierade vid dessa foumlrsoumlk mellan 5 5 och 8
Foumlrsoumlksresultatenrapporterade exempelvis av Kerisel amp Adam (1969) visar att kvoten qstatt c tenderar att oumlka med oumlkad skjuvharingllfasthet Denna oumlkning aumlrspe s u troligen fraumlmst beroende av svaringrigheter att bestaumlmma den odraumlnerade skjuv-haringllfastheten c Den skjuvharingllfasthet som erharinglls exempelvis ur enaxliga tryckshyu foumlrsoumlk paring laboratoriet blir ofta alltfoumlr laringg vid houmlg skjuvharingllfasthet beroende paring att leran inneharingller sprickor Vid enaxliga tryckfoumlrsoumlk foumlljer brottytan saringdana
35
sprickor i provet Sprickornas orientering och antal har daumlrvid stor inverkan
Vid trycksondering sker brottet laumlngs en paringtvingad brottyta vars laumlge ej i naringgon
stoumlrre utstraumlckning paringverkas av foumlrekomsten av sprickor Daumlrvid blir det
ospruckna lermaterialets haringllfasthet avgoumlrande foumlr sondmotstaringndet
Det teoretiska vaumlrdet paring baumlrfaktorn N baserad paring plasticitetsteorin och saringledes C
paring kvoten qstatt c aumlr 9 0 Det relativt houmlga vaumlrdet som erharinglls fraringn sonde-spe s u middot
ringsfoumlrsoumlk (qstatt = 15 c ) kan delvis foumlrklaras av att deformationshastighetenspe s u
vid sondering aumlr ca 100 garingnger houmlgre aumln den som gaumlller normalt vid vingborr-
foumlrsoumlk (Meigh amp Corbett 1970) Dessa foumlrfattare paringpekar dessutom det faktum
att adhesionen laumlngs sondens mantelyta mellan sondspetsen och den punkt daumlr
spetsmotstaringndet maumlts eller laumlngs den krage som finns paring vissa sondspetsar
paringverkar det beraumlknade nominella spetsmotstaringndet Denna effekt aumlr speciellt
stor vid hollaumlndsk trycksond
Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd
Olika metoder finns foumlr att saumlrskilja spetsmotstaringnd fraringn mantelfriktion i frikshy
tionsjord eller fraringn mantelkohesion i kohesionsjord Ett intensivt utvecklingsshy
arbete paringgaringr f n i Sverige i denna fraringga Mantelmotstaringndet kan maumltas antingen
laumlngs hela sondstaringngen eller lokalt intill sondspetsen Maumltningen kan ske i en
speciell maumltdel (friktionshylsa) bull
Vid trycksond typ Nilcon som aumlr foumlrsedd med glappkoppling intill spetsen
bestaumlms mantelmotstaringndet som utvecklas laumlngs hela sondstaringngen genom att
man paring provningsdjupet foumlrst drar upp sondstaringngen en viss straumlcka och sedan
maumlter den kraft som fordras foumlr att aringterigen trycka ned staringngen till foumlregaringende
nivaring I de flesta fall torde uppdragningen foumlrorsaka en minskning av mantelshy
motstaringndet paring grund av den oumlkade omroumlrningen i kohesionsjord och det oumlkade
haringlrummet runt sondstaringngen paring grund av packningen i friktionsjord I en del
fall kan dock mantelmotstaringndet oumlka paring grund av den temporaumlra uppdragningen
eftersom man i vissa fall efter avdrag foumlr mantelmotstaringnd kan erharinglla ett negashy
tivt spetsmotstaringnd Vanligtvis anvaumlnds dock ej mantelmotstaringndet vid utvaumlrdeshy
ringen av trycksonderingsresultaten
Vid trycksond typ SGI roteras sondstaringngen samtidigt som den trycks ned
Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att rotera sondstaringngen
36
aumlr det moumljligt att utvaumlrdera mantelfriktionen Spetsmotstaringndet registreras
automatiskt med hjaumllp av en mekanisk skrivare som en funktion av djupet
Maximal neddrivningskraft aumlr 10 kN
Mantelmotstaringndet intill sondspetsen kan vid hollaumlndsk trycksond bestaumlmmas med hjaumllp av en saumlrskild friktionshylsa som aumlr placerad ovanfoumlr spetsens kragshy
formade del Mantelfriktionen bestaumlms genom att foumlrst trycka ned spetsen varshy
vid spetsmotstaringndet maumlts Daumlrefter trycks spetsen och friktionshylsan ned sam-
tidigt och summan av mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd maumlts Mantelmotstaringnshy
det antas motsvara skillnaden mellan de tvaring maumltningarna Detta foumlrfarande paringshy
verkar emellertid det beraumlknade mantelmotstaringndet
Trycks hylsa och spets ner samtidigt blir naumlmligen spetsmotstaringndet som regel houmlgre aumln om de trycks ner var foumlr sig Mantelfriktionen laumlngs hylsan oumlkar naumlmshy
ligen oumlverlagringstrycket vid spetsens nivaring och daumlrmed spetsmotstaringndet saringsom
illustreras i fig 2 (Raedschelders 1961) Sanglerat (1972) har uppskattat oumlkshyningen av spetsmotstaringndet till 8 ~ 10 naumlr friktionshylsa och spets trycks ner
samtidigt Dessa resultat pekar paring att mantelmotstaringndet oumlverskattas med det
foumlrfarande som tillaumlmpas i Holland
Under senare aringr har utvecklats trycksonder daumlr spetsmotstaringndet och mantelmotshy
staringndet maumlts separat intill sondspetsen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare Ett
exempel paring en saringdan trycksond aumlr den som har utvecklats av Borro AB
Foumlrutom de ovannaumlmnda sonderna finns en hollaumlndsk (Fugro) och en fransk
(Andina) trycksond dar mantelmotstaringndet maumlts separat Vid den senare sonden
maumlts mantelmotstaringndet med hjaumllp av en separat belastningsring (Sanglerat 1972)
Maumltningar visar att mantelmotstaringndet i sand aumlr som regel stoumlrst alldeles ovanfoumlr sondspetsen Det specifika mantelmotstaringndet minskar i de flesta fall allteftersom
sonden traumlnger ned i jorden Denna minskning kan bero paring att sondharinglet foumlrstoras naringgot under nedtryckningen genom att sondstaringngen ofta aumlr naringgot krokig I extrem-
fall kan aumlven det totala mantelmotstaringndet minska med oumlkat djup beroende paring att
exempelvis en sten framfoumlr sondspetsen foumlljer med vid sonderingen och foumlrstorar sondharinglet Ett saumltt att minska staringngfriktionen och att oumlka nedtraumlngningen av sonshy
den samt att underlaumltta maumltningen av mantelmotstaringndet naumlrmast sondspetsen aumlr att paring jaumlmna avstaringnd punktvis oumlka staringngdiametern saring att borrharinglet foumlrstoras
37
Maumlthylsans placering i foumlrharingllande till spetsen paringverkar mantelfriktionen intill
ett avstaringnd som aumlr beroende bl a av jordens inre friktionsvinkel Foumlr att faring j aumlmshy
foumlrbara vaumlrden paring mantelfriktionen boumlr denna maumltas alldeles intill sondspetsen
Paring detta saumltt skulle erfarenhet som tidigare erharingllits med bl a hollaumlndsk sond
kunna utnyttjas vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksresultaten
I fig 3 visas hur mantelfriktionen vid hollaumlndsk sond varierar vid olika jordshy
material och spetsmotstaringnd (Begemann 1965 a) Man kan se att mantelfriktionen
minskar i foumlrharingllande till spetsmotstaringndet ju groumlvre jordmaterialet aumlr Genom
att samtidigt maumlta spetsmotstaringnd och mantelfriktion aumlr det saringledes moumljligt att
bedoumlma sammansaumlttningen av jordmaterialet intill sondspetsen De av Begeshy
mann angivna sambanden kan emellertid endast anvaumlndas foumlr naturligt avlagrade
jordar under grundvattenytan
Jaumlmfoumlrelser av Sanglerat (1972) med belastningsfoumlrsoumlk har dessutom visat att
de samband som angivits av Begemann (1965 a) foumlr sand och grus aumlr ca 50 foumlr
houmlga foumlr att direkt kunna anvaumlndas foumlr att beraumllrna paringlars baumlrfoumlrmaringga
Enligt Sanglerat (1972) gaumlller foumlljande samband mellan jordart sondmotstaringnd
och kvoten mellan mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd
Tabell 3 Samband mellan spetsmotstaringnd mantelfriktion och jordmaterialets sammansaumlttning (efter Sanglerat 1972)
o statt Mantelmotstaringnd JordartSpetsmotstand qspe s spetsmotstaringnd 2 2 fstat stat(MNm ) (kpcm ) mantel qspets
lt30 lt 30 lt o 001 Loumlst lagrat grus
gt30 gt 30 gt 0006 Sand med snaumlckskal
gt 30 gt 30 0 006-0 02 Sand och grus
gt30 gt 30 002 -004 Siltig sand sandig silt lerig sand och silt
gt 30 gt 30 004 -008 Lera
lt 06 lt6 gt006 Organisk lera torv gyttja och dy
38
30 ~----------------~
N E z 20 Finjordsholt I
(IJ () (lt 16]-l)
-0 C C 0 oo ll ll middot-
ll0 QJE _ 10 ll
-+- C (IJ middot-0 0 (J) 0
0 0 ~1 ~2 ~3 ~4
Mantelfriktion MNm2 Skin friction resistance
Fig 3 Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelfriktion vid hollaumlndsk sond vid olika jordmaterial (efter Begemann 1965)
Relationship between point resistance and skin friction resistance for the Dutch cone penetrometer (after Begemann 1965)
4
A
bull I Po
Ht bull 4 b Igt
Bl l1 1
Fig 4 Definition av oumlverlagringstryck och plattbredd
Definition of overburden pressure and slab width
39
st staMan kan se ur denna tabell att kvoten f att q tt oumlkar med minskad kornshyman e1 spe s storlek Ovanstaringende indelning kan emellertid ej anvaumlndas vid lera eller silt naumlr
dessa jordars sensitivitet aumlr houmlg
Vesic (1967) rapporterar att kvoten fstatt qstatt varierar foumlr sand mellan man e1 spe s 0 006 och 0 0165 Schmertmann (1970) erhoumlll foumlr sand vaumlrden mellan 0 005 och
0 020 Schmertmann (1970) har foumlreslagit foumlljande utvaumlrdering
Tabell 4 Variation av fstatt qstatt vid olika relativ lagringstaumlthet (efterman e1 spe s
Schmertmann 1970)
Sand Loumls Normal Fast
Relativ lagringstaumlthet (D ) 03 06 09r
J ordtryckskoefficient (K) 1 2 4
2Sondmotstaringnd MN m 2 8 22 stat
(qspets) 2Mantelfriktion MNm 0033 0067 0075
(fstat )mantel
fstat stat 160 1120 1165mantel qspets
Emellertid paringverkar friktionshylsans utformning foumlrharingllandet mellan mantelfrikshy
tion och spetsmotstaringnd saringsom framharingllits tidigare
Dimensionering av plattor med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering anvaumlnds i Mellaneuropa i stor utstraumlckning vid dimensionering
av plattor och paringlgrundlaumlggningar Det aumlr rimligt att trycksondering borde kunna
anvaumlndas aumlven i Sverige foumlr att uppskatta saumlttningar av plattor och paringlgrupper
grundlagda paring friktionsjord
Vid dimensionering av plattor liksom av paringlgrupper skall grundkonstruktionen
dels uppfylla kravet att saumlkerheten mot brott (kollaps) aumlr tillraumlckligt houmlg och att
saumlttningarna vid normala belastningsfall ej blir saring stora att den ovanliggande
40
konstruktionen skadas Normalt vaumlljs en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 med
avseende paring grundkonstruktionens brottsaumlkerhet Vid grundlaumlggning paring plattor
blir dock som regel de saumlttningar som kan tillaringtas vid normala belastningsfall
utslagsgivande vid dimensioneringen naumlr plattbredden aumlr stoumlrre aumln ca 1 m
Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning (tillaringtet grundtryck) foumlr plattor paring
sand tillaumlmpas i Kanada i vissa fall den grova tumregeln
stat qspets
Enligt Sanglerat (1972) kan man vid dimensionering av plattor paring sand tillaringta ett
betydligt houmlgre grundtryck aumln det ovan angivna vaumlrdet Sanglerat rekommenderar
ett tillaringtet grundtryck som aumlr en tiondel av spetsmotstaringndet vid statisk sondering
dvs
1 stat qtill = 10 qspets
Ovanstaringende samband kan enligt Sanglerat aumlven anvaumlndas foumlr fast lera och sandig
lera
Sanglerat anger aumlven den tumregeln att saumlttningar ej utgoumlr naringgot problem naumlr sta 2
spetsmotstaringndet q tt gt 1 2 MNm Man boumlr emellertid vara foumlrsiktig naumlr spe s
man anvaumlnder dessa grova tumregler utanfoumlr geografiska omraringden foumlr vilka de
har utvecklats innan man faringtt tillraumlcklig erfarenhet om resp metoders tillaumlmpshy
barhet Sanglerats tumregler torde emellertid ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnshy
ning saringsom naumlmns i det foumlljande
Plattors brottlast
Plattors brottlast beraumlknas som regel ur den generella ekvationen (bl a Terzaghi
1943 Meyerhof 1951)
daumlr K Ky och K aumlr faktorer som aumlr beroende av fundamentets form N NyC q C
och Nq aumlr baumlrfaktorer som aumlr beroende av jordens inre friktionsvinkel cp Baumlr
fundamentets bredd och p aumlr oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn enligt0
fig 4 Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning vaumlljs vanligtvis en saumlkerhetsfakshy
tor med avseende paring brottlasten som aumlr lika med 3 0
41
Foumlr friktionsjord (c=o) foumlrenklas ovanstaringende ekvation till
Muhs amp Weiss (1971) rapporterar foumlr finsand mellansand och grusig sand foumlljande st 2
samband mellan baumlrfaktorerna Ny och N och sondmotstaringndet q att (MNm )q ~es
N = 6 3 qstat -5 och y spets
= 9 qstatN 5 1 q spets -
Spridningen i foumlrsoumlksresultaten var relativt liten troligen fraumlmst beroende paring att
endast naringgra faring jordmaterial har undersoumlkts De av Muhs och Weiss angivna samshy
banden boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas med foumlrsiktighet och endast foumlr grova oumlverslagsberaumlkshy
ningar om de tillaumlmpas paring andra jordmaterial aumln de som undersoumlkts
De Beer (1963) har framharingllit den minskning av jordens inre friktionsvinkel och av
brottlasten som sker naumlr belastningen oumlverstiger ca 10 MNm2
och jordpartiklarna
boumlrjar krossas Denna minskning aumlr av betydelse vid utvaumlrdering av baumlrfaktorerna
Ny och Nq
Foumlr kohesionsjord ( cp = o) erharinglls foumlljande samband eftersom Ny= 0 Nq = 1 0
och Kq =10
q -KcN +pbrott - c u c o
Foumlr en kvadratisk platta (K = 1 3) och en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 foumlrenklas C
ovanstaringende ekvation till
och foumlr en laringngstraumlckt platta (K = 1 0) till C
Jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet c erharinglls ur sambandet u
1 stat cu = 15 q spets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet mellan grundlaumlggningsnivaringn och spe s
ett djup under denna nivaring som motsvarar 2B daumlr B aumlr plattbredden Eftersom
42
sambandet mellan sondmotstaringnd och skjuvharingllfasthet aumlr osaumlkert blir aumlven beraumlkshy
ningen av brottlasten osaumlker naumlr det ovannaumlmnda sambandet anvaumlnds
Plattors saumlttningar
En plattas saumlttning beraumlknas som regel genom att man delar in jorden under
plattan i snitt Daumlrefter uppskattas saumlttningen foumlr varje snitt fraringn den beraumlknade
spaumlnningsoumlkningen i jorden enligt Boussinesqs spaumlnningsekvation och fraringn jorshy
dens kompressionsmodul Kompressionsmodulen erharinglls ur resultaten fraringn
trycksondering kompressometerfoumlrsoumlk enligt SGI pressiometerfoumlrsoumlk eller
oumldometerfoumlrsoumlk Vanligtvis bestaumlms kompressionsmodulen med flera olika
metoder Den baumlsta uppskattning av saumlttningarnas storlek i kohesionsjord ershy
haringlls som regel fraringn oumldometer- och pressiometerfoumlrsoumlk Resultaten fraringn
kompressometer- och pressiometerfoumlrsoumlk blir osaumlkra foumlr sand och grus under
grundvattenytan Denna osaumlkerhet foumlrorsakas fraumlmst av svaringrigheter att erharinglla
ostoumlrda prover foumlr kompressometerfoumlrsoumlken och att foderroumlr eller borrvaumltska
(bentonit) erfordras foumlr att haringlla borrharinglet oumlppet vilket kan paringverka pressioshy
meterresultaten Foumlr sand och grus under grundvattenytan torde en saumlttningsshy
beraumlkning baserad paring resultat fraringn trycksondering ge en baumlttre oumlverensstaumlmmelshy
se med uppmaumltta saumlttningar aumln kompressometer- eller pressiometerfoumlrsoumlk
Det existerar foumlr naumlrvarande tre olika metoder foumlr att beraumlkna saumlttningar i sand
ur resultaten fraringn sonderingsfoumlrsoumlk naumlmligen Meyerhofs metod Buisman-De
Beers metod och Schmertmanns metod
Me_yerhofs metod Denna metod (Meyerhof 1965) foumlr beraumlkning av saumlttningar i
friktions jord baseras paring det samband mellan grundtryck saumlttning och resultat
fraringn Standard Penetration Test (SPT-foumlrsoumlk) som foumlreslagits av Terzaghi amp
Peck (1948) Meyerhof utgaringr ifraringn att qstatt = 0 4 N daumlr qstatt aumlr spetsmot-2 ~es ~es
staringndet (MNm ) vid statisk sondering och N (antal slag30 5 cm sjunkning) aumlr
sondmotstaringndet vid SPT-foumlrsoumlk Meyerhof foumlreslaringr foumlljande ekvationer foumlr beshy
raumlkning av det tillaringtna grundtryck som motsvarar en uppskattad stoumlrsta totalshy
saumlttning av 2 5 cm och en uppskattad stoumlrsta saumlttningsskillnad av 1 8 cm
stat qspets
qtill = foumlr B ~ 12 m och30
stat (1 + 0 3 ) 2 qspets B
foumlr B gt 12 m50
43
eller
stat qspets
qtill = foumlr plattor med normal bredd40
daumlr B aumlr plattbredden (m) och qstatt aumlr det genomsnittliga spetsmotstaringndet fraringn spe s
grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup som motsvarar plattbredden B Tillaringtet
grundtryck reduceras med 50 om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen vid eller oumlver
grundlaumlggningsnivaringn Om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen mellan grundlaumlggningsshy
nivaringn och ett djup 15 B under grundlaumlggningsnivaringn reduceras det tillaringtna grundshy
trycket raumltlinjigt
Det aumlr av intresse att jaumlmfoumlra de uttryck som foumlreslagits av Meyerhof med
Sanglerats ovannaumlmnda tumregel Man kan se att den sistnaumlmnda ger en tillaringten
grundparingkaumlnning som aumlr tre till fyra garingnger stoumlrre aumln den som erharinglls enligt
Meyerhofs mera noggranna beraumlkningsmetod Det boumlr dock paringpekas att Terzaghi
och Pecks beraumlkningsmetod som Meyerhofs metod grundar sig paring i genomsnitt
ger en saumlttning som aumlr ca 30 till 50 av den uppskattade maximala totalsaumlttshy
ningen (25 cm) Jaumlmfoumlrelser av Schmertmann (1970) mellan beraumlknade och uppshy
maumltta saumlttningar visar att saumlttningarna fraumlmst foumlr smaring plattor oumlverskattas enligt
Meyerhofs beraumlkningsmetod medan saumlttningarna foumlr stora plattor kan undershy
skattas Sanglerats tumregel torde daumlrfoumlr ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnning
Buisman-De Beers metod Vid beraumlkningar av saumlttningar i friktionsjord fraumlmst
foumlr loumlst lagrad sand utgaringr man i Holland och Belgien fraringn den konventionella
ekvationen
Lih C C log ( v o
I
~ Ao)h= 1 + e oo0
daumlr (Lihh) aumlr jordens relativa hoptryckning C och e aumlr jordens kompressions-c 0
index resp portal o och Licr aumlr effektivtrycket foumlre belastning resp effektiva 0
spaumlnningsoumlkningen Denna ekvation kan omskrivas till
I I
aringh = 23 1 (cro +10)h C og
00
daumlr C aumlr en koefficient som aumlr lika med 2 3 (1 + e )C Naumlr spaumlnningsoumlkningen0 C
1 o aumlr liten i foumlrharingllande till u kan ovanstaringende ekvation foumlrenklas till 0
44
1h I 1- = ~ o C Cl = 11v Mh 0
daumlr M aumlr den s k kompressionsmodulen Ovanstaringende ekvation angavs foumlrst av
Buisman (De Beer 1967)
Vid saumlttningsberaumlkningar enligt Buisman-De Beers metod antas att spaumlnningsshy
foumlrdelningen under en belastad platta aumlr jaumlmn Foumlr en stel platta motsvarar
medelsaumlttningen den som beraumlknas foumlr en boumljlig platta med konstant kontakttryck
i den karakteristiska punkten Vidare bortses fraringn de deformationer som erharinglls
under den nivaring daumlr spaumlnningsoumlkningen i jorden aumlr mindre aumln 10 av det ursprungshy
liga oumlverlagringstrycket
Buisman (De Beer 1967) har foumlreslagit foumlljande samband mellan kompressionsshy
modulen M och spetsmotstaringndet som aumlr baserat paring elasticitetsteorin
= M = 1 5 qstat spets
Aumlven Verheyden (1955) De Beer amp Martens (1957) och Webb (1970) har diskuteshy
rat det av Buisman foumlreslagna sambandet Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1964) och
Schmertmann (1970) visar att Buisman-De Beers metod oumlverskattar saumlttningarshy
nas storlek med ca 100 (Buisman-De Beers metod ger saringledes resultat som
ligger paring den saumlkra sidan) Det skulle vara moumljligt enligt Meyerhof (1964) att
oumlka det antagna vaumlrdet paring kompressionsmodulen M fraringn 15 qstatt till spe s 1 9 qstatt utan att den maximala saumlttningen blir stoumlrre aumln 2 5 cmspe s
Enligt Bachelier amp Parez (1965) Gielly et al (1970) och Sanglerat (1972) kan
ovanstaringende ekvation foumlr kompressionsmodulen omskrivas till
stat ca~ = M = ex qspets
daumlr ex aumlr en koefficient som aumlr beroende av den omgivande jordens egenskaper
st 2Sanglerat har paringpekat att koefficienten ex foumlr q att gt 2 MNm i stort sett aumlr obeshyspe s roende av jordmaterialet Sanglerat anger foumlljande vaumlrden paring koefficienten a vid beraumlkning av plattors saumlttning vid en spaumlnningsoumlkning i jorden av ca 100 kNm2
45
Tabell 5 Koefficienten a vid olika jordmaterial (efter Sanglerat 1972)
oJord Sondmotstand q stat
t Koefficienten a spe s MNm
2
Laringgplastisk lera lt 0 7 3 11 s 071120 2 11 5
gt 20 1 11 2 5
Laringgplastisk silt gt 20 3El6
lt 20 1 El 2
Houmlgplastisk lera gt 20 2 11 6
och silt lt20 1 a 2
Sand lt50 2
gt 100 15
Krita 201130 2 a 4
gt30 15 a 3
Foumlrsoumlksresultat publicerade av Bachelier amp Parez (1965) och av Meigh amp
Corbett (1970) pekar paring att de av Sanglerat angivna vaumlrdena paring a aumlr av raumltt
storleksordning och att dessa kan anvaumlndas foumlr grova oumlverslagsberaumlkningar
Stor foumlrsiktighet boumlr iakttas speciellt naumlr dessa samband anvaumlnds vid loumls lera
eller silt saumlrskilt om dessa jordar inneharingller organiskt material
Vesic (1970 a) har foumlr friktionsjord foumlreslagit foumlljande uttryck foumlr kompressionsshy
modulen M som tar haumlnsyn till friktionsjordens relativa lagringstaumlthet och spetsshy
motstaringndet
M = 2 (l + D2) stat r qspets
Enligt detta uttryck varierar koefficienten a fraringn 2 foumlr loumlst lagrad sand till 4 foumlr
fast lagrad sand
Aumlven Thomas (1968) har bl a funnit att det foumlr torr sand finns ett klart samband
mellan kompressionsmodul och sondmotstaringnd som aumlr oberoende av oumlverlagrings -
tryck partikelform och gradering Foumlrsoumlk utfoumlrda av Schultze amp Melzer (1965)
visar daumlremot att kompressionsmodulen foumlrutom sondmotstaringndet aumlven varierar
med oumlverlagringstrycket
46
Muhs amp Weiss (1971) anger foumlljande samband mellan kompressionsmodulen M 2 stat 2 stat 2o(MNm ) och sondmotstandet q t (MN m ) vid q t gt 3 0 MN m spe s spe s
M = 265 + 28 qstat spets
Van Wambeke (1962) har jaumlmfoumlrt resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och pressioshy
meterfoumlrsoumlk Kvoten kompressometermodul och sondmotstaringnd (E qstatt ) var p spe s ca 2 3 foumlr silt och 1 1 foumlr sand J ezequel amp Goulet (1965) erhoumlll foumlr sand ett
vaumlrde paring denna kvot som var 2 0
Schmertmanns beraumlkningsmetod Teoretiska beraumlkningar och foumlrsoumlk har visat
att deformationen i friktionsjord ej aumlr stoumlrst omedelbart under en belastad
platta saringsom antas vid Buismans metod Vid foumlrsoumlk utfoumlrda exempelvis av
Eggestad (1963) erhoumllls den stoumlrsta vertikala deformationen paring ett avstaringnd under
en belastad platta som motsvarade 75 av plattbredden Foumlrsoumlken visade dessshy
utom att deformationen foumlr sand mer var beroende av skjuvspaumlnningsoumlkningen i
jorden aumln av oumlkningen av det vertikala oumlverlagringstrycket
Saumlttningen ouml foumlr en belastad platta kan enligt Schmertmann (1970) beraumlknas ur
ekvationen
I ~ LizM
daumlr Iz aumlr en influensfaktor Li p aumlr belastningsoumlkningen vid grundlaumlggningsnivaringn
samt c1 och c2 aumlr koefficienter som tar haumlnsyn till oumlverlagringstrycket vid
grundlaumlggningsnivaringn resp krypning i jorden Dessa tvaring koefficienter erharinglls ur
ekvationerna
Po C =1-05-
1 p
daumlr p aumlr det effektiva oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn foumlre belastshyo ning och
tc2 = 1 + 02 log lt01)
daumlr t aumlr tiden efter belastning i aringr
47
Schmertmann foumlreslaringr paring grundval av belastningsfoumlrsoumlk sambandet
M = stat2 qspets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet bestaumlmt med hollaumlndsk sond spe s
fraringn grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup 2 B under denna Varierar sondmot-
staringndet indelas jorden under en platta foumlrst i olika snitt varefter saumlttningen
mellan tvaring snitt uppskattas med hjaumllp av influensvaumlrdet i fig 5 Enligt
Schmertmann (1970) behoumlvs ingen korrektion goumlras foumlr den belastade ytans
form vid beraumlkning av saumlttningarna Foumlrsoumlksresultat pekar naumlmligen paring att
plattformen ej har naringgon stoumlrre inverkan paring saumlttningarnas storlek i friktionsshy
jord Schmertmanns beraumlkningsmetod ger dock foumlr stora saumlttningar vid foumlrbeshy
lastad sand
Schmertmanns metod liknar Buisman-De Beers metod genom att jordens
kompressibilitet antas vara proportionell mot sondmotstaringndet Den saumlttning
som erharinglls enligt Schmertmanns beraumlkningsmetod blir emellertid laumlgre aumln
Buisman-De Beers metod eftersom ett houmlgre vaumlrde anvaumlnds paring kompressionsshy
modulen M och jordens deformation naumlrmast den belastade plattan antas vara
liten
Dimensionering av paringlar och paringlgruwer med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering vid dimensionering av paringlar har sedan 1940-talet anvaumlnts i
Holland (Huizinga 1948 och 1951) och i Belgien (Verdeyen 1953) Aumlven i
Sydafrika har metoden faringtt anvaumlndning (Kantey 1951) liksom i Turkiet
(Artikoglu 1961) och Jugoslavien (Bogdanovic 1961) Anvaumlndning av statisk
sondering i USSR foumlr dimensionering av paringlar har diskuterats av Shashkov (1965)
En sammanfattning av beraumlkningsmetoder foumlr paringlar har gjorts av Broms (1965)
Statisk sondering anvaumlnds aumlven vid bestaumlmning av erforderlig paringllaumlngd i Holland
Belgien och Frankrike I Holland har sondering ocksaring utnyttjats foumlr att uppskatta
motstaringndet under sjaumllva slagningen (van Weele 1961) Nivaring foumlr paringlstopp uppskatshy
tas i vissa fall daumlr det totala sondmotstaringndet vid hollaumlndsk sond aumlr ca 45 a 50 kN
Emellertid torde denna tumregel ge osaumlkra resultat naumlr paringllaumlngden oumlverstiger
12 a 15 m och mantelfriktionen svarar foumlr en relativt stor andel av en paringles baumlrshy
foumlrmaringga
48
lnfluensfaktor 12 I nfluence factor
08
Influens faktor 1215 lnfluence factor
20 -------------------
Fig 5 Antagen influensfaktor (efter Schmertmann 1970)
Assumed influence factor (after Schmertmann 1970)
0 2Spetsmotstaringnd MN m2 Spetsmotstand MN m Point resistance Point resistance
0~_~10___2~0__300
N Paringld iameter NE E i mm
--0 ~ 50 z 50 - a - a degd6 P1le diameter _ 0 _ ~ in mm - V) ~u V) ~ gt a gt a
5 100 I ~ 5 100 c1omV 1Ol C __ Ol C C a __ 0 C a
-~ O Ou middotc g~Ol _ oshy Ol _
o O -3 i5 150 ~ Paringldiameter ~ ~ 150I _ _ _ a a a aYWj mmIgt gt gt gt o 0 o 0
200~----------~ 200----------
(a) Mycket fast lagring ( b) Fast lagring Very dense Dense
Fig 6 Penetrationsmotstaringnd vid olika diameter och relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance at different pile diameter and relative density (after Kerisel 1957)
49
Det boumlr aumlven observeras vid tillaumlmpning av ovanstaringende grova tumregel att
prefabricerade betongparinglar i Sverige drivs i regel betydligt djupare och haringrdare
aumln vad som aumlr vanligt paring kontinenten Paringlarna drivs ned till saringdana lager som
normalt ej kan narings med trycksondering Detta medfoumlr att statisk sondering vanshy
ligtvis ej anvaumlnds i Sverige till att uppskatta erforderlig paringllaumlngd
Paringlars brottlast
Detaljerade undersoumlkningar angaringende paringlars baumlrfoumlrmaringga har utfoumlrts av Kerisel
(1957 1961 och 1964) Kerisel amp Adam (1969) och av Vesic (1963 1964 1970 a
och 1970b) Kerisel har undersoumlkt baumlrfoumlrmaringgan hos paringlar och sonder med olika
diameter (35 45 110 216 och 320 mm) medan Vesi6s foumlrsoumlk i huvudsak varit
begraumlnsade till paringlar med 100 mm diameter Vid baringde Kerisels och Vesics foumlrshy
soumlk maumlttes mantel- och spetsmotstaringnd separat
I fig 6 7 och 8 visas spetsmotstaringndets variation vid sondering och paringlning i
friktionsjord vid varierande relativ lagringstaumlthet Under ett visst kritiskt djup
(ca 2 a 4 m foumlr det visade fallet i fig 8a) var spetsmotstaringndet konstant och
oberoende av djupet under markytan Vid fast lagrad sand uppnaringdde exempelshy
vis Kerisel maximalt penetrationsmotstaringnd paring 1 5 m djup (1gt = 45 mm) medan
det maximala spetsmotstaringndet foumlr en paringle med 300 mm diameter uppnaringddes
foumlrst paring 15 m djup (fig 6) Det kritiska djupet motsvarade ca 10 paringldiametrar
naumlr sanden var loumlst lagrad och ca 20 paringldiametrar naumlr den var fast lagrad En
betydligt stoumlrre intraumlngningslaumlngd erfordras saringledes foumlr att uppnaring ett graumlnsvaumlrshy
de om sanden aumlr fast lagrad aumln om lagringstaumltheten aumlr laringg
Haumlvning och sprickbildning erharinglls vid belastning runt en paringle naumlr intraumlngningsshy
djupet aumlr mindre aumln det kritiska Naumlr det kritiska djupet oumlverskrids upptraumlder
inga ytterligare foumlraumlndringar vid ytan
I fig 9 visas brottzonens utstraumlckning laumlngs en belastad paringle naumlr brott antas
ske laumlngs en spiralformad brottyta Man kan se att brottzonens laumlngd laumlngs
paringlen oumlkar med oumlkad inre friktionsvinkel foumlr den omgivande jorden Vid 1gt = 25deg
motsvarar brottzonens utstraumlckning ca sex paringldiametrar och vid 40deg ca 21 paringlshy
diametrar Brottzonens form och utstraumlckning har diskuterats bl a av
l 1Ierminier (1953) och De Beer (1961)
Vid beraumlkning av spetsmotstaringndet foumlr paringlar i sand anvaumlnds i Holland det genom-
50
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
2 3 4 5 6 7
Fastbull Oense
E 0 bull 0
c -Faumlltfoumlrsoumlkg-~ 2 middot~ (IJ
0 bull ( Loumlst Lagrad 0
00 fuktig sond)
0
0 Field tests o
Normal l~ose moist sond) 3
0 I 0
Loumls Loose
4
Fig 7 Variation av spetsmotstaringndet vid varierande djup (efter VesW 1964)
Variation of point resistance of pile at different depths (efter VesW 1964)
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
0 10 20 0 10 20 30
06m
Sond 2 o 4m Probe
Paringlegt~ (6 36cm)
Pile
c 0 0
o~ Paringle
A
__
gt6m
(111 36cm)
Pile
(o) Fast logri ng ( b) Mycket fast lagring Oense Very dense
Fig 8 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnd foumlr paringle och sondshymotstaringnd (efter De Beer 1961)
Comparison between the point resistance of a pile and penetration resistance (after De Beer 1961)
51
snittliga sondmotstaringndet inom ett omraringde som straumlcker sig en paringldiameter under
paringlspetsen och 3 75 paringldiametrar oumlver paringlspetsens nivaring (van der Veen amp
Boersma 1957) En ytterligare faktor att beakta vid dimensionering av slagna
paringlar aumlr den packning som sker under nedslagningen Plantema amp Nolet (1957)
fann fraringn foumlrsoumlk med betongparinglar i sand att slagningen hade foumlrorsakat en packshy
ning ned till ca 1 m djup under paringlspetsen Motstaringndet vid sondering och spetsshy
motstaringndet foumlr en paringle visas i fig 10 foumlr ett skiktat material Sondmotstaringndet
oumlkar redan innan sonden traumlnger ned i det underliggande fastare materialet
beroende paring att brottytan i jorden straumlcker sig ca 15 paringldiametrar under paringlshy
spetsen Weiss (1964) rapporterar en inverkan redan paring 05 m avstaringnd oumlver ett
loumlsare skikt foumlr en trycksond med 36 mm diameter
Paring samma saumltt paringverkar ett ovanliggande loumlsare lager spetsmotstaringndet naumlr sonshy
den eller paringlen har traumlngt ned i ett underliggande fastare lager beroende paring att
brottytorna naringr aumlven ovanfoumlr paringlspetsen Denna effekt oumlkar med oumlkad sondshy
eller paringldiameter Variationer i lagringstaumlthet ger saringledes upphov till stoumlrre
variationer i spetsmotstaringnd foumlr en sond aumln foumlr en paringle beroende paring skillnader i
diameter
Dimensionering av paringlar slagna i friktionsjord sker i Holland som regel med
hjaumllp av trycksondsresultat Spetsmotstaringndet hos en paringle antas daumlrvid motsvara
sondmotstaringndet Vid beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan (brottlasten) bortser man som
regel fraringn mantelfriktionen V al av saumlkerhetsfaktor har diskuterats bl a av van
der Veen (1953) Normalt anvaumlnds en saumlkerhetsfaktor F = 20 a 25 (Verheyden
1955 van der Veen amp Boersma 1957)
Vid belastningsfoumlrsoumlk med 25 paringlar erhoumlll Huizinga (1948) en brottlast som
varierade mellan 100 och 150 av sondmotstaringndet Van der Veen amp Boersma
erhoumlll vid 15 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar en brottlast varierande mellan 5 0
och 150 Genomsnittsvaumlrdet motsvarade det uppmaumltta sondmotstaringndet
Skillnaden mellan paringlars spetsmotstaringnd och sondmotstaringndet oumlkar med oumlkat 2sondmotstaringnd Vid ett sondmotstaringnd laumlgre aumln 7 5 MNm har Fram (1948) och
Plantema (1948) rapporterat god oumlverensstaumlmmelse mellan sondmotstaringnd och
paringlars spetsmotstaringnd medan en skillnad erhoumllls naumlr sondmotstaringndet oumlversteg
detta vaumlrde Kerisels undersoumlkningar (Kerisel 1961) visar att spetsmotstaringndet
per ytenhet minskar med oumlkad spetsdiameter Liknande resultat har rapporteshy
rats av van der Veen (1953)
52
D ++-
25 D
r () 20 D r
C () r E
degi C 15 D LogaritmiskE ~ spiral middot-C
() 10 D Logarithmic~--= oc C
C 5D spiral c
C C -~ () 0 Cl 0
5 D
Fig 9 Utstraumlckning av brottzon laumlngs en belastad paringle
Extent of failure surface for a loaded pile
fe- Sond motstaringnd Penetration resistance of probe
~Spetsmotstaringnd foumlr paringle Point resistance of pi le
c - ---- - C C -~ ()00 - -___ Relativ lagrings-
taumlthet ) middot Relative density
I I _
1(
Fig 10 Sondmotstaringnd och spetsmotstaringnd foumlr paringle vid skiktad jord
Penetration resistance and point resistance of pile for stratified soil
53
Erfarenheterna fraringn trycksondering i Tyskland foumlr dimensionering av paringlar aumlr
ocksaring gynnsamma Petermann (1961) rapporterar god oumlverensstaumlmmelse melshy
lan paringlars baumlrfoumlrmaringga och uppmaumltt sondmotstaringnd Menzenbach (1961) har anashy
lyserat resultaten fraringn 88 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar och jaumlmfoumlrt dessa med
uppmaumltt sondmotstaringnd De slagna paringlarna befanns ha en naringgot houmlgre baumlrfoumlrmaringga
aumln platsgjutna paringlar beroende paring den packning som erharinglls under nedslagningen
av en paringle God oumlverensstaumlmmelse mellan resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och
paringlbaumlrighet erhoumllls naumlr sondmotstaringndet och paringlarean var mindre aumln 10 MNm2
resp 2 000 cm2 Muhs (1961) rapporterar att spetsmotstaringndet foumlr en paringle vid
fast och mycket fast lagrad sand (qstatt gt 18 MNm2) kan vara betydligt laumlgrespe s
aumln sondmotstaringndet
Pellegrino (1961) rapporterar att resultaten fraringn belastningsfoumlrsoumlk paring paringlar
slagna i jord av vulkaniskt ursprung (vulkanisk aska o dyl) och resultat fraringn
sonderingsfoumlrsoumlk staumlmde vaumll oumlverens fraumlmst oumlver grundvattenytan Ocksaring
Jezequel amp Goulet (1965) har funnit god oumlverensstaumlmmelse mellan paringlbaumlrighet
och sonderingsmotstaringnd Avvikelsen mellan uppmaumltt och beraumlknad brottlast
var vid dessa foumlrsoumlk 15 till 20 Aumlven Artikoglu (1961) rapporterar positiva
erfarenheter mellan sondmotstaringndet bestaumlmd med hollaumlndsk sond och paringlars
baumlrfoumlrmaringga Paringlarna hade vid dessa foumlrsoumlk slagits genom ett lerlager ned till
ett underliggande sand- och gruslager Goda erfarenheter med hollaumlndsk sond
rapporteras aumlven fraringn Jugoslavien (Bogdanovi6 1961)
Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1965) mellan mantelmotstaringndet hos en paringle (fparinglet )mane1
och en sond (ftel) visar att kvoten varierar mellan omkring 1 25 och 3 0
Ett genomsnittsvaumlrde representerar sambandet
fparingle = 2 fstat mantel mantel
Begemann (1965 b) paringpekar dock att mantelfriktionen foumlr en paringle i ren sand
endast aumlr 50 av den som uppmaumlts med friktionshylsan till den hollaumlndska
trycksonden Denna effekt aumlr troligtvis foumlrorsakad av friktionshylsans utformshy
ning och av hur mantelfriktionen beraumlknas saringsom paringpekats i det foumlregaringende
Belastningsfoumlrsbk med paringlar (Meyerhof 1956) visar att
fparingle = 0 005 stat mantel qspets
54
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet fraringn markytan ned till paringlspet-spe s sens nivaring Spridningen i foumlrsoumlksresultat aumlr stor varfoumlr det av Meyerhof foumlreslag-na sambandet maringste anvaumlndas med foumlrsiktighet Mohan et al (1963) har emellershytid funnit att mantelfriktionen foumlr platsgjutna paringlar kan vara saring stor som ca 2 av det uppmaumltta spetsmotstaringndet vid trycksondering
Foumlr platsgjutna Frankiparinglar som allmaumlnt anvaumlnds bl a i Brasilien tillaringts vanshyligtvis enligt Costa Nunes (1961) ett grundtryck qtill = qstatt 6 foumlr sand och
tt ~es qtill = qp~ts8 foumlr lera
Foumlr kohesionsjord kan spetsmotstaringndet foumlr en paringle generellt beraumlknas ur ekvashytionen
aringl qp e = cN + p
spets c o
Normalt antas att N = 9 Foumlrsoumlksresultat visar emellertid att baumlrfaktorn NC C minskar naringgot med oumlkad paringldiameter
Mantelkohesionen fparinglet kan beraumlknas ur ekvationen mane1
fparingle = ~ C mantel u
Koefficienten ~ aumlr beroende av paringlmaterialet paringltypen (slagen eller platsgjuten paringle) och av paringlformen (rak eller konisk) saringsom diskuterats av bl a Broms (1965) och ~ minskar med oumlkad skjuvharingllfasthet c u
Paringlars saumlttnhYL
Paringlars saumlttning i sand kan enligt Vesiouml (1967 och 1970 a) och Jezequel amp Goulet (1965) uppskattas paring liknande saumltt som saumlttningen foumlr plattor Jorden under en paringle indelas daumlrvid i snitt och spaumlnningsfoumlrdelningen beraumlknas ur Boussinesqs spaumlnningsekvation Kompressionsmodulen M erharinglls enligt Vesiouml ur uttrycket
daumlr q aumlr paringlens spetsmotstaringnd Koefficienten ~ varierar mellan 6 och 9 foumlr0
platsgjutna paringlar och mellan 25 och 50 foumlr slagna eller nedpressade paringlar
55
Emellertid kan ~ paringverkas av paringldiametern saringsom paringpekats av Vesic Foumlr slagshy
na paringlar har foumlljande samband foumlreslagits
2M = 25 q (1 + D )
o r
och foumlr platsgjutna paringlar
2M = 5 5 q (1 + D )
o r
Skillnaden i koefficienten p mellan platsgjutna paringlar och slagna paringlar pekar paring
den stora inverkan som slagningen har paring lagringstaumltheten hos den omgivande
friktionsjorden Plantema amp Nolet (1957) observerade fraringn sonderingsfoumlrsoumlk att
jorden efter slagning av betongparinglar hade erharingllit en oumlkad lagringstaumlthet ned till
2 5 m under paringlspetsen Runt de slagna paringlarna observerades en packning upp
till 1 0 m fraringn paringlarnas yta
Foumlr paringlar slagna i lera beraumlknas saumlttningarna paring samma saumltt som foumlr plattor
Jorden under paringlgruppen delas in i snitt Saumlttningen foumlr varje snitt beraumlknas
Vid beraumlkningarna antas lasten fraringn paringlgruppen oumlverfoumlras till den omgivande
jorden vid paringlgruppens nedre tredjedelspunkt
Kontroll av jordpackning medelst trycksondering
Under senare aringr har statisk sondering anvaumlnts i allt stoumlrre utstraumlckning vid
kontroll av packade fyllningar av fraumlmst friktionsmaterial Vid uppraumlttandet av
en packningsspecifikation maringste haumlnsyn tas till oumlkningen av sondmotstaringndet med
djupet naumlrmast markytan
Hollaumlndsk sond anvaumlndes tex vid kontroll av fyllningen foumlr landningsbanorna vid
den nya flygplatsen i Leopoldville (Verheyden 1955)
Sanglerat (1972) anger flera exempel paring packade grusfyllningar avsedda som
undergrund foumlr byggnader som kontrollerats genom sondering I Sydafrika har
statisk sondering anvaumlnts foumlr packningskontroll vid vibroflotation (Webb amp Hall
1969) I fig 11 visas ett exempel paring den aumlndring av sondmotstaringndet som erhoumllls
vid packning med vibroflotation i en siltig finsand Avstaringndet mellan vibroflotashy
tionspunkterna var 1 8 m
56
0 2Sondmotstand MNm
Djup Jord Penetration m Soil resistanceDepth 0 5 10 15
__Ljusbrun finsand -shy_gtLight brown middot2 lt--Efter vibroflotationfine sand ( After vibroflotation _3 Ljusbrun sil tig 4 fin sand
I 5 Light brown middot
sil ty fine
6 sand gt L------------LLLltcL__C~ Foumlre vibroflotation
Before vibroflotation
Fig 11 Packningskontroll med hollaumlndsk sond vid vibroshyflotation (efter Webb amp Hall 1969)
Compaction control with Dutch cone penetrometer at vibroflotation (after Webb amp Hall 1969)
57
Costa Nunes amp Porto (1965) anger ett fall daumlr hollaumlndsk sond anvaumlndes foumlr att
kontrollera packningen vid Frankis sandpelarmetod Daumlrvid packas loumls sand
genom att man foumlrst slaringr ned ett staringlroumlr i jorden Roumlret fylls sedan med sand
allteftersom det dras upp
Sammanfattning
Trycksondering anvaumlnds i stor utstraumlckning i Holland Belgien och Frankrike
och aumlven i andra delar av vaumlrlden vid dimensionering av plattor och paringlar grundshy
lagda paring friktionsmaterial I Sverige har trycksondering ej anvaumlnts i naringgon
stoumlrre utstraumlckning vid beraumlkning av plattors eller paringlars baumlrfoumlrmaringga eller
saumlttning Ur sonderingsresultaten aumlr det moumljligt att bestaumlmma jordlagerfoumlljden
och jordlagrens relativa lagringstaumlthet Jordlagrens sammansaumlttning kan ofta
uppskattas om spetsmotstaringnd och mantelfriktion maumlts samtidigt eftersom kvoten Ifstat statt 1 ok d ok d fmJord halt D t ar d t middot1middot t
l q som rege arme a middot s e essu om moJ 1gmante spe s att grovt uppskatta kohesionsjords skjuvharingllfasthet ur sondmotstaringndet Emeller-
tid paringverkas sondmotstaringndet av lerans sensitivitet vilket foumlrsvaringrar utvaumlrderingen
Fraumlmst plattors saumlttning i friktionsjord kan beraumlknas ur resultaten fraringn tryckshy
sondering enligt principer som foumlreslagits av Meyerhof (1965) De Beer
(1945) och Schmertmann (1970) Foumlrsoumlksresultat visar god oumlverensstaumlmmelse
med Schmertmanns beraumlkningsmetod medan Buisman-De Beers metod oumlverskatshy
tar saumlttningarnas storlek Trycksondering kan som regel ej anvaumlndas vid beraumlkshy
ning av plattors saumlttning i kohesionsjord
Vid beraumlkning av paringlars baumlrfoumlrmaringga antas att spetsmotstaringndet motsvarar sondshy2motstaringndet naumlr detta aumlr mindre aumln ca 10 MNm och paringldiametern aumlr mindre aumln
ca 50 cm Trycksondering kan dessutom anvaumlndas vid packningskontroll av fyllshy
ningar och naturligt lagrad jord
Summary
Static sounding methods are used existensively in Holland Belgium and France
and also in other parts of the world to estimate the bearing capacity and settleshy
ment of slabs and piles on cohesionless soils In Sweden static soundings are not
commonly used to calculate the bearing capacity and the settlements of slabs and
58
of piles It is possible to estimate from penetration tests the layer sequence and
the relative density If the skin friction resistance is measured at the same time
as the point resistance it is often possible to estimate the composition of the soil
Measurements indicate that the ratio fstatitc qst~titc increases with increasingman e1 -pom
percentage of fines in the soil It is in addition possible to estimate the shear
strength of cohesive soils from the measured penetration resistance However
the penetration resistance is affected by the sensitivity of the soil which comshy
plicates the evaluation of the test results
The settlement of slabs in cohesionless soils can be estimated from the static
penetration resistance by the methods proposed by Meyerhof (1965)
De Beer (1945) and Schmertmann (1970) Comparisons with test data indicate
that the Schmertmann method gives the best agreement with available test data
and that the Buisman-De Beer method overestimates the settlements Static
soundings can as a rule not be used at calculations of settlements for slabs on
cohesive soils
At the calculation of the bearing capacity of piles it is generally assumed that
the point resistance is approximately equal to the penetration resistance when 2this is less than 10 1VJNm and the pile diameter is less than 50 cm Static
sounding method can also be used to check the compaction of fills and of
naturally deposited soils
Referenser
ANDRESEN A 1969 Trykksondering i Norge Nordiskt sonderingsmoumlte i
Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrel Rapp
No 31 p 91-98 Stockholm
ARTIKOGLU N 0 1961 Determining ultimate bearing capacity of precast
reinforced concrete piles from deep sounding tests in Alsancak Harbour
Proc 5 Inst Conf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 3-9 Paris
BACHELIER M amp PAREZ L 1965 Contribution to the study of soil
compressibility by means of a cone penetrometer Proc 6 Int Conf Soil
MechaFound Engng Vol 2 p 3-7 Montreal
59
DE BEER E E 1945 Etude ltles fondations sur pilotis et ltles fondations
directes Chap II Lappareil de penetration en profondeur Ann Trav
Publ Belgique 19453 p 361-388
DE BEER EE 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFound Engng Vol 3 p 250-253 Paris
DE BEER E E 1963 The scale effect in the transposition of the results of
deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson
foundations Geotechnique 13(1963) 1 p 39-75
DE BEER E E 1967 Bearing capacity and settlement of shallow foundations
on sand Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke
Univ April 1965 p 15-33 Durham N Carolina
DE BEER EE amp MARTENS A 1957 Method of computation of an upper
limit for the influence of the heterogeneity of sand layers on the settlement
of bridges Proc4Int Conf Soil MechaFound Engng Vol 1 p 275-282
London
BEGEMANN HKS Ph 1965 a The friction jacket cone as an aid in detershy
mining the soil profile Proc6Int Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 17-20 Montreal
BEGEMANN HKSPh 1965 b The maximum pulling force on a single tension
pile calculated on the basis of results of the adhesion jacket cone Proc 6
IntConf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 229-233 Montreal
BERGDAHL U 1969 Diskussion Sekt III Statisk sondering Nordiskt sonshy
deringsmoumlte i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst Saumlrtro
PrelRapp No 31 p 120-122 Stockholm
BOGDANOVIC L 1961 The use of penetration tests for determining the
bearing capacity of piles Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 2 p 17-22 Paris
BONDARIK GK 1967 Dynamic and static sounding of soils in engineering
geology Trans All-Union Sci Res Inst for Hydrogeol a Engng Geol
New Series No 8 Israel Program for Sci Transl 137 p Jerusalem
60
BROMS B 1965 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden Beraumlkshy
ning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga Stat geot inst Saumlrtr o Prel Rapp
No 9 26 p Stockholm
BUISSON M 1953 Appareils frarnais de penetration enseignements tires des
essais de penetration AnnInst Techn Bat Trav Publ 6(1953)63-64
p 299-304 Sols et Fond No 13
COSTA NUNES A J da 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int
Conf Soil MechaFound EngngVol 3p 257-258 Paris
COSTA NUNES AJ da amp PORTO MJC 1965 Fondations de reservoirs en
sol compacte par le fon~age de pieux de sable Proc6IntConfSoil Mech
aFound Engng Vol 2 p 32-35 Montreal
DAHLBERG R 1972 Sonderingsmotstaringndets beroende av oumlverlagringsshy
trycket - resultat fraringn laboratorie- och faumlltfoumlrsoumlk Vaumlg- o Vattenb
18(1972)5 p 240-243
EGGESTAD A 1963 Deformation measurements below a mode footing on the
surface of dry sand Proc European Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 233-239 Wiesbaden
EIDE O 1956 Baereevne av peler i sand Norges GeotInstPubl No 18
15 p Oslo
FRANX C 1948 The hearing capacity of piles as derived from deep soundings
loading tests and formulae Proc 2 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 4 p 118-121 Rotterdam
GEUZE EC WA 1953 Resultats dessais de penetration en profondeur et
de mise en charge de pieux-modele AnnInst Techn Bat Trav Publ
6(1953)63-64 p 315-319 Sols et Fond No 13
GIELLY J LAREAL P amp SANGLERAT G 1970 Correlations between
in situ penetrometer tests and the compressibility characteristics of soils
ProcConf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc
p 167-172 London
61
l 1IERMINIER R 1953 Remarques sur le poinQonnement continu des sables
et graviers AnnInstTechnBatTravPubl 6(1953)63-64 p 377-385
Sols et Fond No 13
HUIZINGA T K 1948 Some pile driving problems Proc 2 Int Conf Soil
Mech a Found Engng Vol 2 p 185-191 Rotterdam
HUIZINGA T K 1951 Application of results of deep penetration tests to
foundation piles BuildResCongrDiv 1 P3 p 173-179 London
JEZEQUEL J 1969 Les penetrometres statiques Influence du mode demploi
sur la resistance de pointe Bull Lias Lab Rout Ponts et Chauss No 36
p 151-160
JEZEQUEL J amp GOULET G 1965 Essais in situ et fondations sur pieux
BullLiasLabRout Ponts et Chauss No 12 p 31-316
KAHL H amp MUHS H 1952 Uber die Untersuchung des Baugrundes mit einer
Spitzendrucksonde Bautechnik 29(1952)4 p 81-88
KAHL H MUHS H amp MEYER W 1968 Ermittlung der Groumlsse und des
Verlaufs des Spitzendrucks bei Drucksondierungen in ungleichfoumlrmigem
Sand in Sand-Kies-Gemischen und in Kies Mitt Deutsch Forsch ges
Bodenmech (Degebo) TechnUniv Berlin H 21 p 1-36
KALLSTENIUS T 1969 Trycksondering i Sverige Nordiskt sonderingsmoumlte
i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrelRapp
No 31 p 99-114 Stockholm
KANTEY BA 1951 Significant developments in sub-surface explorations for
piled foundations Trans South African Inst Civ Engrs 1(1951) 6 p 159-185
KERISEL J 1957 Contribution a la determination experimentale des reactions
dun milieu pulverulent sur une fondation profonde Proc4Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 1 p 328-334 London
KERISEL J 1961 Fondations profondes en milieux sableux variation de la
force portante limite en fonction de la densite de la profondeur du diametre
et de la vitesse denfoncement Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng
Vol 2 p 73-83 Paris
62
KERISEL J 1964 Deep foundations basic experimental facts Proc North middot
American Conf Deep Found Vol 1 p 5-44 Mexico
KERISEL J amp ADAM M 1969 Charges limites dun pieu en milieux argileux
et limoneux Proc 7 Int ConfSoil Mech aFound Engng Vol 2 p 131-139
Mexico City
KERISEL J l 1IERMINIER R amp TCHENG Y 1965 Resistance de pointe en
milieuCpulverulents de serrages divers Proc6IntConf Soil Mecha
Found Engng Vol 2 p 265-269 Montreal
LADANYI B amp EDEN W J 1969 Use of the deep penetration test in sensitive
clays Proc7IntConfSoil MechaFound Engng Vol 1 p 225-230
Mexico City
MEIGH A C amp CORBETT BO 1970 A comparison ofin situ measurements
in a soft clay with laboratory tests and the settlement of oil tanks Proc
Conf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc p 173-179
London
MENZENBACH E 1961 The determination of permissible point loads of piles
by means of static penetration tests Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 99-104 Paris
MEYERHOF GG 1951 The ultimate bearing capacity of foundations Geotechshy
nique 2(1951)4 p 301-332
MEYERHOF G G 1956 Penetration tests and bearing capacity of cohesionless
soils J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 82(1956)SMl 19 p
MEYERHOF GG 1964 Theoretical analysis on bearing capacity and horizonshy
tal and vertical movements of deep foundations in comparison with field
experience General report Proc North American Conf Deep Found
Vol 2 p 415-420 Mexico
MEYERHOF GG 1965 Shallowfoundations J Soil MechaFoundDiv Proc
ASCE 91(1965)SM2 p 21-31
MOHAN D JAIN G S amp KUMAR V 1963 Load bearing capacity of piles
Geotechnique 13(1963)1 p 76-86
63
MURS R 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf Soil Mech
aFound Engng Vol 3 p 272-273 Paris
MURS R 1966 On the point-resistance of soundings in ununiform cohesionless
soils Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 3 p 504-506
Montreal
MURS R amp WEISS K 1971 Untersuchung von Grenztragfaumlhigkeit und Setzungsshy
verhalten flackgegrtindeter Einzelfundamente in ungleichfoumlrmigen nichtshy
bindigen Boden Mitt Deutsch Forsch ges Bodenmech (Degebo) Techn
Ulliv Berlin R 26 39 p
PELLEGRINO A 1961 Discussion on Piled foundations Proc5IntConf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p273-275 Paris
PETERMANN A 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p248-250 Paris
PLANTEMA G 1948 Results of a special loading-test on a reinforced concrete
pile a so-called pile sounding interpretation of the results of deep-soundshy
ings permissible pile loads and extended settlement observations Proc 2
IntConfSoil MechaFoundEngng Vol4 p 112-118 Rotterdam
PLANTEMA G amp NOLET CA 1957 Influence of pile driving on the sounding
resistance in a deep sand layer Proc 4 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 52-55 London
RAEDSCRELDERS RM 1961 Discussion Proc5IntConfSoil Mecha
Found Engng Vol 3 p 275-277 Paris
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Elsevier Publ
Co Amsterdam 464 p
SCRMERTMANN J R 1970 Static cone to compute static settlement for sand
JSoil MechaFoundDiv Proc ASCE 96(1970)SM3 p 1011-1043
SCRULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 1 p 354-358 Montreal
64
SHASHKOV SA 1965 Investigation of pile resistance by combined sounding
Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 2 p 314-318 Montreal
TERZAGHI K 1943 Theoretical soil mechanics John Wiley amp Sons Inc
New York 510 p
TERZAGHI K amp PECK R B 1948 Soil mechanics and engineering practice
John Wiley amp Sons Inc New York 423 p
THOMAS D 1965 Static penetration tests in London Clay Geotechnique 15
(1965)2 p 174-179
THOMAS D 1968 Deep sounding test results and the settlement of spread
footing on norrnally consolidated sand Geotechnique 18(1968) 4 p 472-488
WAMBEKE A van 1962 Methodes dinvestigation des sols en place Etude
d~une compagne d~essais comparatifs Sols-Soils 1(1962)2 p 9-16
WEBB DL 1970 Settlement of structures on deep alluvial sandy sediments
in Durban South Africa Proc Conf In Situ Investigations in Soils a
Rocks British GeotSoc p 181-220 London
WEBB DL amp HALL RI 1969 Effects of vibroflotation on clayey sands
J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 95(1969)SM6 p 1365-1378
WEELE AF van 1961 Deep sounding tests in relation to the driving resistshy
ance of piles Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng Vol2 p165-169
Paris
VEEN C van der 1953 The hearing capacity of a pile Proc 3 Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 2 p 84-90 Ztirich
VEEN C van der amp BOERSMA L 1957 The hearing capacity of a pile
predetermined by a cone penetration test Proc 5 Int Conf Soil Mech a
FoundEngng Vol 2 p 72-75 Paris
WEISS K 1964 Neuere Erkenntnisse mit Spitzendrucksonde Vortraumlge der
Baugrundtagung 1964 in Berlin Deutsche Gesellschaft foumlr Erd- und Grundshy
bau H 20 p 227-277
65
VERDEYEN J 1953 Determination de la charge portante de pieux en beton
arme au port petrolier dAnvers AnnInst Techn Bat Trav Publ 6
(1953)63-64 p 291-296 Sols et Fond No 13
VERHEYDEN A 1955 Dutch penetrometer tests in the Belgian Congo Proc 1
South Afric Reg Conf Soil MechaFoundEngng Vol 1 p 308-314
VESIC AS 1963 Bearing capacity of deep foundations in sand Highw Res
Rec No 39 p 112-153
VESIC A S 1964 Investigations of hearing capacity of piles in sand Proc
North American ConfDeep Foundations Vol 1 p 197-224 Mexico City
VESIC AS 1967 llltimate loads and settlements of deep foundations in sand
Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke Univ
April 1965 p 53-68 Durham N Carolina
VESIC A S 1970 a Load transfer in pile-soil systems Ur Design and
Installation of Pile Foundations and Cellular Structures Ed H Y Fang
och T D Dismuke p 47-73
VESIC A S 197 O b Tests on instrumented piles Ogeechee River Site J Soil
MechaFound DivProc ASCE 96(1970)SM2 p 561-584
67
TRYCKSONDERING I FRIKTIONSMATERIAL - RESULTAT AV LABORATORIEshyFOumlRSOumlK
Civilingenjoumlr Ulf Bergdahl Orrje amp Co - Scandiaconsult )
Nedan skall i korthet redogoumlras foumlr resultaten fraringn vissa sonderingsundersoumlkshy
ningar som utfoumlrts vid Tekniska Houmlgskolan i Stockholm med bidrag fraringn
Statens Raringd foumlr Byggnadsforskning Syftet med undersoumlkningen har varit att
klargoumlra hur olika egenskaper hos friktionsmaterial paringverkar sonderingsmotshy
staringndet foumlr naringgra olika sonderingsutrustningar varav dock endast foumlrsoumlken
med trycksond redovisas haumlr nedan Med haumlnsyn till det stora antal provningar
som var oumlnskvaumlrt besloumlts att utfoumlra foumlrsoumlken paring laboratorium i liten skala
Resultaten kan daumlrfoumlr ej direkt oumlversaumlttas till faumlltfoumlrharingllanden men redovisade
relationer boumlr gaumllla aumlven vid ordinaumlra faumlltundersoumlkningar
Sandmaterial
Foumlr undersoumlkningen har anvaumlnts tre sandtyper som benaumlmns G 12-sand Husbyshy
sand och Baskarpsand I fig 1 visas kornfoumlrdelningen foumlr de olika sandmateshy
rialen som i korthet kan beskrivas paring foumlljande saumltt
G 12-sanden aumlr en havssand som huvudsakligen bestaringr av rundade kvartskorn
med en diameter mellan 0 1 och 0 5 mm
Husby3 anden kommer fraringn ett sandtag utanfoumlr Stockholm och bestaringr huvudsakshy
ligen av kantiga kvarts- och faumlltspatkorn ocksaring de med en diameter paring mellan
0 1 och 0 5 mm Graderingskoefficienten aumlr dock naringgot houmlgre foumlr Husbysanden
aumln foumlr G 12-sanden
Baskar_p3anden kommer fraringn den s k Baskarpformationen vid Vaumlttern och bestaringr
huvudsakligen av rundade kvarts- och faumlltspatkorn med en diameter paring mellan
) Fr o m 197 4 Statens geotekniska institut
68
100
~
I 90
IG 12-~and J Husbysand 80
Il I70 ~ O
I I60 V Baskarpsandc 50--0 ~
40 A I
I 1 Ic
30 c
c J20
10 1--
0 Q02 005 01 Q2 05 2 5 70 20
I- Silt---i------- Sand --------Grus -I Kornstorlek d mm
Fig 1 Kornfoumlrdelning foumlr de undersoumlkta sandmaterialen
Grain size distribution curves for the tested materials
69
0 25 och 2 0 mm Materialet aumlr saringledes naringgot groumlvre aumln baringde G 12- och Husbyshy
sanden medan graderingskoefficienten foumlr detta material var houmlgre aumln saringvaumll
Husby- som G 12-sandens
Houmlgsta och laumlgsta skrymdensitet och motsvarande portal sammanfattas i nedanshy
staringende tabell
Sandtyp eYdmax emin Yd min max
G 12-sand 166 059 144 084
Husbysand 1 75 054 138 094
Baskarpsand 180 047 162 064
Fyllning och packning
Sanden packades vid flertalet foumlrsoumlk skiktvis i oljefat med 0 6 m diameter och
0 9 m houmljd Packningen utfoumlrdes med en 10 kg stamp som slaumlpptes fraringn viss
houmljd Genom att variera skikttjocklek fallhoumljd och antal stampningar per skikt
kunde man erharinglla densiteter fraringn den loumlsaste till den fastaste (fig 2)
Efter fullbordad packning av materialet i beharingllaren utfoumlrdes endast en sondering
i beharingllarens mitt varefter densitetsbestaumlmning utfoumlrdes Genom att upprepa
packning och sondering har paring detta saumltt erharingllits ett stort antal sonderingsshy
diagram och nedan laumlmnade redogoumlrelse utgoumlr en bearbetning av resultaten fraringn
alla dessa diagram
Densiteten kunde i varje foumlrsoumlk bestaumlmmas med cylindervolymeter och genom
vaumlgning och volymsbestaumlmning av hela provbeharingllaren
Huvuddelen av foumlrsoumlken har utfoumlrts paring torr sand men foumlr att studera effekten
av vatten i sanden har foumlrsoumlk utfoumlrts aumlven med fuktig och vattenmaumlttad sand
Vid foumlrsoumlken med vattenmaumlttad sand packades foumlrst den torra sanden varefter
vatten fick fylla porerna i materialet genom paringfyllning underifraringn
70
Sondering
Foumlr att ge moumljlighet till jaumlmfoumlrelse mellan olika sonderingsmetoder och aumlven faring
klarhet i huruvida naringgon av de nu anvaumlnda metoderna aumlr oumlverlaumlgsen andra vad
gaumlller utvaumlrdering av friktionsmaterials egenskaper har i dessa undersoumlkningar
anvaumlnts tre olika metoder naumlmligen trycksondering enligt Jonell amp Nilsson AB
(Nilcon AB) manuell viktsondering enligt svensk geoteknisk standard och laumltt
hejarsondering enligt tysk standard DIN 4094 I denna artikel behandlas dock
enbart resultaten fraringn trycksonderingsfoumlrsoumlken som ovan naumlmnts
2Vid trycksonderingen anvaumlndes en pyramidformad spets (10 cm tvaumlrsnittsarea)
faumlstad paring en 20 mm staringng vilken drevs ned i foumlrsoumlksmaterialet med en manuellt
driven kedjedomkraft varvid det totala neddrivningsmotstaringndet registrerades
Vid dessa foumlrsoumlk har mantelfriktionen bedoumlmts vara saring liten att den kunde foumlrshy
summas
Resultat av trycksonderingsfoumlrsoumlk i torrt material
Sonderingsmotstaringndet har maumltts som totalmotstaringnd i kp och fraringn varje foumlrsoumlk
har erharingllits ett motstaringndsdiagram av den typ som visas i fig 3 daumlr man kan
se att motstaringndet naumlrmast sandytan var saring laringgt att det ej kunde registreras
Fraringn ca 10 cm djup oumlkar sonderingsmotstaringndet naumlra linjaumlrt till ca 50 cm djup
fraringn vilket djup oumlkningen aumlr mindre Detta kan delvis bero paring inverkan av manshy
telfriktion mot provbeharingllarens vaumlggar
Foumlr att kunna jaumlmfoumlra sonderingsmotstaringndet vid olika lagringstaumltheter i olika
material har valts att fraringn sonderingsdiagrammen ta ut sonderingsmotstaringndet
paring 45 cm djup daumlr upphaumlngningseffekten ej har observerats
Genom att i ett diagram (fig 3) ange det saringlunda erharingllna sonderingsmotstaringndet
som funktion av portalet vid respektive foumlrsoumlk finner man att det inte existerar
naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och portal foumlr de provade
materialen Det framgaringr tex att man vid portalet 0 60 i G 12-sand uppmaumltt ett
trycksonderingsmotstaringnd paring 150 kp medan Husbysanden gav ca 700 kp foumlr samshy
ma portal Denna stora skillnad aumlr anmaumlrkningsvaumlrd bl a daumlrfoumlr att dessa baringda
sandsorter aumlr taumlmligen lika med avseende paring kornstorleksfoumlrdelning Delvis
kan olikheten foumlrklaras av den naringgot houmlgre graderingskoefficienten och den
stoumlrre kantigheten hos Husbysanden
71
1750 --------~--------~-------~
~ bull --1700
gt E
---
1 ij c Q)
Cl
1650
l600L---------L----------------~ 0 50 700 150
Packningsarbete kpm I dm3
Fig 2 Samband mellan packningsarbete och densitet foumlr G 12-sand
Density of the tamped G 12 sand as a function of the compaction effort
700
72
8001--------~-------~---------
)( I X Test N205178
G 12-sand Yci = 1645 Vm1
e =Q611
600
Q
-le 500 _ 60a tl
bulloC 400
80 0
E V)
400OJ 300Cmiddot Sonderingsmotstaringnd kp a
O +C
~ 200
100
0 I-_____________________________ 050 a50 070 aao Q90 11)0
Ibull x Baskarpsand bull I O G 12- sand
IDmiddotn___+_---H--u_s_b_y_sa_n_d_______bull max
Portal e
Fig 3 Sonderingsmotstaringnd P t foumlr trycksonderingsmetod Jonen amp Nilsson AB sofu funktion av portalet Samshybanden gaumlller sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de tre materialen
The penetration resistance P st for the static peneshytrometer at 45 cm depth below sand surface as a function of the void ratio for the tested materials
73
De i diagrammet redovisade sambanden mellan portal och trycksonderingsmotshy
staringnd kan anges med foumlljande uttryck
log p st = a + b e1 (1)
daumlr Pst trycksonderingsmotstaringndet i kp
e portalet
ab materialkonstanter som faringr anses bero paring bl a jordens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Vanligen anses det foumlreligga ett samband mellan relativa lagringstaumltheten (D )r och sonderingsmotstaringndet antingen maumltt med trycksond eller med dynamisk
sondering I fig 4 har daumlrfoumlr gjorts en sammanstaumlllning av sonderingsmotstaringnden
fraringn 45 cm djup med den beraumlknade relativa lagringstaumltheten I figuren har ocksaring
inritats ett av Schultze amp Melzer (1965) publicerat samband mellan trycksondeshy
ringsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet
Aumlven i denna sammanstaumlllning finner man att det ej existerar naringgot samband
som aumlr generellt giltigt foumlr alla tre sandsorterna eller lika med det av Schultze
amp Melzer presenterade Saringt ex motsvaras ett spetsmotstaringnd paring 200 kp i G 12-
sand av ett paring 700 kp i Husbysand vid 100 relativ lagringstaumlthet Det aumlr ocksaring
intressant att notera att det vid foumlrsoumlken erharingllits oumlver 100 relativ lagringsshy
taumlthet vilket troligen sammanhaumlnger med metoden att bestaumlmma loumlsaste och
fastaste lagring
Av foumlrsoumlken har saringledes framkommit att det ej finns naringgot entydigt samband melshy
lan trycksonderingsmotstaringnd paring 45 cm djup och relativ lagringstaumlthet i torr packad
sand Det ligger naumlra till hands att tro att det ej heller i oumlvrigt skulle finnas naringgot
entydigt samband mellan trycksonderingsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet i
olika friktionsmaterial Man kan daumlremot konstatera att det foumlr en och samma
sandtyp finns en viss bestaumlmd relation mellan sonderingsmotstaringnd paring ett visst
djup och relativ lagringstaumlthet eller portal Detta foumlrharingllande skulle saringledes goumlra
det moumljligt att anvaumlnda trycksondering foumlr kontroll av tex paclmingsgraden i fyllshy
ningar En kalibrering med haumlnsyn till materialet blir dock noumldvaumlndig
74
800 +
J X I X
I I-
600 X
Cl X Baskarpsand- 1 O G 12-sandd Schultze Melzer 1 + Husbysand 11 ( 1965) C I Ibullo Il) 400
E --0 I IIl) 0
it f --ltIgt
11 C 0 0
V) +
200
oV
o~ 0
0--0
0 0 050 100 150
Relativ lagringsfaumlfhet Dr
Fig 4 Trycksonderingsmotstaringndet P t som funktion av relativa lagringstaumltheten D s r Correlation between the penetration resistance P t for the static penetrometer and the relative den- s sity Dr for the tested materials
75
Inverkan av vatten i sanden
De ovan redovisade resultaten haumlrroumlr fraringn foumlrsoumlk i torrt material vilket ju norshymalt ej paringtraumlffas i naturen Daumlrfoumlr utfoumlrdes ocksaring vissa foumlrsoumlk dels i vattenmaumltshytat material dels i fuktigt material som ovan naumlmnts
Foumlrsoumlken i vattenmaumlttad sand visade samma sonderingsresultat som foumlrsoumlken med sondering i torr sand med motsvarande portal
Eftersom effektivtrycket i jorden aumlr mindre i vattenmaumlttat material aumln i torrt material och friktionen mellan sondspets och sand blir laumlgre kan man foumlrvaumlnta att sonderingsmotstaringndet blir laumlgre i det vattenmaumlttade materialet Sannolikt aumlr detta fallet men skillnaderna aumlr saring smaring att de ej har framkommit vid dessa foumlrshysoumlk daumlr endast sonderingsresultatet ned till 45 cm djup anvaumlnts
I fig 5 redovisas resultatet av trycksonderingar i fuktig sand (vattenhalt 3 - 12 ) tillsammans med motsvarande kurvor fraringn foumlrsoumlken i torr sand Man finner att sonderingsmotstaringndet till foumlljd av kapillaumlrkrafterna i sanden oumlkat betydligt Saring tex oumlkade sonderingsmotstaringndet i Husbysand vid portalet e 0 80 fraringn ca 120 kp till ca 240 kp dvs med 100 Detta foumlrharingllande beaktas veterligt ej vid bestaumlmshyning av grundlaumlggningsnivaring eller tillaringtet grundtryck Maringnga har dock noterat hur sonderingsmotstaringndet minskar kraftigt vid eller naringgot oumlver grundvattenytan
Samband mellan inre friktionsvinkel och sonderingsmotstaringnd
Eftersom det ej var moumljligt att paringvisa naringgot direkt samband mellan sonderingsshymotstaringnd och sandmaterialens relativa eller faktiska lagringstaumlthet som var gemensamt foumlr alla de undersoumlkta sandmaterialen fortsattes foumlrsoumlken med beshystaumlmning av sandmaterialens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Inre friktionsvinkeln bestaumlmdes med hjaumllp av treaxliga tryckfoumlrsoumlk paring torr sand vid olika lagringstaumlthet hos resp material I fig 6 visas foumlrharingllandet mellan inre friktionsvinkeln tp d och porositeten efter konsolidering nc Inom de rmdersoumlkta porositetsomraringdena foumlr de tre sandtyperna aumlr sambanden mellan tpd och nc raumltshylinjiga Friktionsvinkeln var houmlgst foumlr Husbysanden (41 - 47deg) och laumlgst foumlr G 12-
osanden (31 - 36 ) bull
Genom att kombinera den ovan redovisade formeln (1) med ekvationen foumlr det raumlt-
76
800t----------------------------~
Torr Torr Baskarp- Husbysand sand
600
Q -le + Husbysand w =10-12 ~ )( Baskarpsand w=3-5 -0 C
bulli + -l)
400
0 +E
middot-l)
0) C
--Qj
-0 C 0 V)
200
x 0
050 060 070 080 090 100
Portal e
Fig 5 Vattenhaltens inverkan paring trycksonderingsmotstaringndet i Baskarp- och Husbysand
Comparison between the results from the static cone penetrometer tests in dry and moist sand
77
45
~
~ ~
~ -shyQ) -g-shy
40 i A
x Baskarpsand
o G 12- sand a ~
+ Husbysand
middot c
X
(J 0c
0 _
35 omiddot
~ -- O-Q)
--~
-
deg ~o
30 I-
30 35 40 45
Porositet efter konsolidering nc
Fig 6 Samband mellan inre friktionsvinkeln 4) d och porositeten n Inre friktionsvinkeln har bestaumlmts gen8m triaxialfoumlrsoumlk paring torrt material
Angle of internal friction 4)d for the three tested materials at different densities Results from triaxial tests
78
linjiga sambandet mellan inre friktionsvinkel och porositet farings nedanstaringende samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
c2 log P = c1 + (2)
tpd + c3
daumlr p = sonderingsmotstaringndet
= konstanterc1 2 3
inre friktionsvinkelnlf) d =
Exempel paring saringdana samband anges i fig 7 daumlr de beraumlknade sambanden redovisas tillsammans med erharingllna foumlrsoumlksresultat Som framgaringr av figuren finns det ej heller naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
i de haumlr tre undersoumlkta sandmaterialen utan friktionsvinkeln kan aumlndras utan att sonderingsmotstaringndet oumlkar Saringlunda erhoumllls paring 45 cm ajup ett spetsmotstaringnd av 200 kp vid en friktionsvinkel av ca 34deg i G 12-sand 39deg i Baskarpsand och 42deg i
Husbysand
Inverkan av jordens kompressibilitet
Till foumlljd av de erharingllna olikheterna bedoumlmdes det noumldvaumlndigt att i betraktelsen ta med aumlven materialens kompressibilitet Under en sista fas i undersoumlkningarna bestaumlmdes ocksaring sandmaterialens kompressibilitet m i cm2kp vid olika lag-v ringstaumltheter i den s k jaumlttekompressometern daumlr sanden kunde fyllas och packas paring samma saumltt som i oljefaten i vilka sonderingarna utfoumlrdes Kompressibiliteten har haumlr bestaumlmts paring grundval av den uppmaumltta sammantryckningen mellan lastshystegen 0 67 och 4 15 kpcm2 Som framgaringr av fig 8 framkom vid dessa foumlrsoumlk raumltlinjiga samband mellan materialens kompressibilitet och portalet i sanden Sambanden aumlr dock olika foumlr de tre sandsorterna Det visade sig att kompressishy
2biliteten var stoumlrst i Husbysanden (1 5 auml 4 0 middot 10-3 cm kp) och laumlgst i G 12-
sanden (0 6 auml 1 2 middot 10-3 cm2kp) Eftersom man kan foumlrvaumlnta att en houmlg komshy
pressibilitet skulle ge ett laringgt sonderingsmotstaringnd finner man haumlr foumlrklaringen till att det inte finns ett entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre
friktionsvinke1
Sedan det visat sig att sonderingsmotstaringndet ej heller var direkt och entydigt beshyroende av kompressibiliteten har flera foumlrsoumlk gjorts att erharinglla ett samband
79
8001---------~-------~--------+
x Baskarpsand
O G 12- sand
+ Husbysand
tJ c
bullt (
- 400 t----------+---l-----------+----J-----------4-1
E ( r c middot ltIl
tJ c
~
0
o--------------------------------10 35 40 45
Inre friktionsvinkel ltfgtd grader
Fig 7 Samband mellan inre friktionsvinkel och tryckshysonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de undersoumlkta materialen
Correlation between the static penetration resistance P st and the angle of internal friction
80
+
30t---------~----------------_-_____
gtltBaskarp sand OG 12-sand +Husby sand
-1
Q -le
u ~ 201----------1-----------+-+---------- E
X
Qmiddot-V) V) QJ
-shyQ E 0
~ 0r----------t-------------t-rr-----------1
00 _______________________________ a as a6 a1
Portal e
Fig 8 Samband mellan kompressibiliteten mv och portalet e
Relations between void ratios (e) and compressibility (m ) in cm2kp for the three tested materials v
81
mellan aring ena sidan sonderingsmotstaringndet och aring den andra naringgon funktion av jorshy
dens kompressibilitet och inre friktionsvinkel Ett saringdant samband visas i fig 9
och kan skrivas
p = 1 tg 23 4gt o 2 tg tp _ 4 6 ] (3)st 023 m [ tg 23 tp e
V
Sambandet gaumlller foumlr sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup i torr sand Som framshy
garingr av (3) aumlr det inte nog att enbart studera effekten av kompressibiliteten och
baumlrigheten paring sonderingsspetsen utan skillnaden i friktion mellan jord och
spets har aumlven faringtt beaktas Denna har uttryckts som foumlrharingllandet mellan en
medelfriktionsvinkel ( lfgt ) foumlr de tre sandtyperna vid olika lagringstaumltheter och 0
den uppmaumltta friktionsvinkeln vid aktuell taumlthet Friktionen mellan staringl och sand
har antagits vara 23 av aktuell friktionsvinkel i sanden
Summary
This paper describes some results from a laboratory investigation of penetration
resistance in cohesionless soils The investigation has been carried out in the
Soil Mechanics Division at the Royal Institute of Technology Stockholm and has
been supported by the Swedish Council of Building Research
The investigation included static penetration tests in three types of sand (Fig 1)
which were compacted to different densities in a cylindrical container The
penetrometer which is the most common type in Sweden is manufactured by
Nilcon AB and has a pyramidal point with a maximum cross-sectional area 2
of 10 cm
The test results show (Fig 3) that there is no unique relationship between the
penetration resistance at a certain depth and the void ratio in the sands As
shown in Fig 4 the normally assumed relationship between the penetration
resistance and the relative density D does not exist either r
As shown in Fig 5 the penetration resistance in moist sand was found to be
about twice the resistance in dry sand Other tests in saturated sand show that
there is no significant difference in the penetrometer resistance between dry
and saturated sand
82
+ 80 ~
+ +V
7 0 + X
X +
X v~
X60
~ Xc9-gr
~ 50 vO 0
___ ___~140
0 0 x Baskarp sand
30 o G 12-sand
+ Husby sand
20
1 0
I I040 02 06 08 10 12 14 16
Pst mv 10-1
Fig 9 Samband mellan trycksonderingsmotstaringnd P t kompressishybiliteten mv och inre friktionsvinkeln 4gt d 8
Correlation between static cone penetration resistance P t the compressibility mv and the angle of interna friction 8 4gt d
83
To study the effect of the internal friction and the compressibility of the sands
some additional tests were performed The angle of internal friction tp d was
taken from triaxial tests on dry sand and the compressibility m was taken V
from compressometer tests The results of these tests are shown in Fig 6
and 8
Since no unique relationships was found between the penetration resistance and
the angle of internal friction lf) d Fig 7 an attempt was made to find a correshy
lation between a combined function of tp d mv and the penetration resistance
Such a function is shown in Fig 9 and Equation (3)
Referenser
SCHULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol1 p 354-358 Montreal
85
ANVAumlNDNING AV TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING TYP NILCON VID GRUNDUNDERSOumlKNING
Professor Sven Hansbo Institutionen foumlr geoteknik med grundlaumlggning CTH
Inledning
JampW (AB Jacobson amp Widmark) har sedan 196 0 i sin konsultverksamhet anvaumlnt
trycksondering oumlverallt daumlr denna ansetts ekonomiskt konkurrenskraftig i foumlrshy
haringllande till alternativet viktsondering Firmans staumlllningstagande till foumlrmaringn
foumlr trycksonden har baserats paring att friktionen (eller kohesionen) mot sondshy
staumlngerna har foumlrsvaringrat och ibland resulterat i en felaktig tolkning av utfoumlrda
viktsonderingar jfr fig 1 a - b Det aumlr inte bara staringngfriktionens motstaringnd
mot nedpressning och vridning av sonden som daumlrvidlag har betydelse utan
ocksaring det ljud som uppstaringr laumlngs staumlngerna Detta ljud kan laumltt tolkas som ett
ljud fraringn sjaumllva sondspetsen och daumlrmed vilseleda borrningsledaren i hans beshy
doumlmning av jordart paring sondspetsnivaringn
Man kan konstatera att det raringtt en taumlmligen utbredd misstro mot trycksond av
typ Nilcon (f d Jonell amp Nilsson) En av anledningarna har varit att man med
denna trycksond ibland uppmaumltt saring stor mantelfriktion mot sondstaumlngerna att
spetsmotstaringndet blivit negativt ett foumlrharingllande som laumltt kan uppstaring naumlr totala
mantelfriktionen inte maumlts kontinuerligt utan endast punktvis (t ex paring varje eller
varannan meters djup) Dessutom aumlr det ofta svaringrt foumlr borrningsledaren eller
foumlr den som tolkar sonderingsdiagrammet att oumlverhuvudtaget avgoumlra mantelshy
friktionens storlek En ytterligare anledning till naumlmnda misstro aumlr att kaumlnsligshy
heten hos sonden inte aumlr tillraumlcklig vid de loumlsaste jordavlagringarna Okets
massa (15 alt 30 kg) verkar naumlmligen som en extra belastning paring sonden och
maringste vid en noggrann analys - liksom massan av paringskarvade sondstaumlnger -
adderas till det registrerade sonderingsmotstaringndet
Naumlr en ny utrustning introduceras aumlr det taumlmligen sjaumllvklart att man snart uppshy
taumlcker vissa barnsjukdomar Saringdana har ocksaring foumlrekommit paring Nilcons tryckshy
sond Bland dessa barnsjukdomar kan naumlmnas ofullkomligheter i kraftoumlverfoumlring
till skrivare (vissa glapp nollinjefoumlrskjutning) i djupregistrering (exempelvis
86
Kv 0---- Vi bull10
Fist gr smiddot middot AONJAumlR (ml G
5----
Lsk
L10---- lsk
25
15---- 50
7520----0 2J hv20cm
___ Skjuvharingllfasthet enl konmetoden vaumlnstra borrharinglet
25-- -- Skjuvharingllfasthet enlkonmetoden houmlgra borrharinglet m --e--- Sensitivitet enlkonmetoden vaumlnstra borrharinglet JW==t===t100
0 20 40 hv20cm---Q--- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrharinglet
Fig 1 a Jaumlmfoumlrelse mellan viktsonderingar i kvicklera (t o v) och normalshysensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshystaringnd mellan sondharinglen = 20 m Sonderingsmotstaringndet i kvickleran aumlr som framgaringr vaumlsentligt laumlgre aumln i den normalsensitiva leran
Comparison between weight-soundings in quick clay (left) and in clay with normal sensitivity The shear strengt in both cases approximately equal Distance between bore-holes = 20 m As can be seen the resistance to penetration in the quick clay is much lower than in the clay with normal sensitivity
87 Vb tt kPo(oreducerod I Vb
fv + 10 0 10 0 30 10 50 60 70 ~ 10
(mmy)L my0 F~~H~~fmiddot ~ -))1middot_Jw
ttvx u vx I ---r-vx -[ Il
~1--- Lt L vx middot--
i~ -- 11__-+---+--L vx
L vx sk kLvx
L vx 11gt++--+---t---llh-_ ___Lvx L vx
5 Lsk middot l -
L vx ll1----t---Lvx [(I L
I f--+-c+-L
]
II
L sk 11--11---
I I
iL
I ~
I
11gt--+-H-I middot1
10 I I
~
I -
I(
L Csk 111--+--+-c-++-i
I X~ I I _I
15---- L L sk 111--4---l--+l+--slc+--1 -I --_ II I ----I I
I )
St 13 1 +--i----20---- L 111---1-----+--++
I I ~
0 20 40 60 80 100 1Xl 11[) 11 11
25---- I
~
I
0 2 6 8 10 12 14 16 18 20kN I I I
~I _
I -3Q ____
I I I
I ~I
35----
---Q---- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrhoumllet (
-+- Skjuvhoumlllfasthet enl vingborr houmlgra borrhOumllet
I__ _ __ Sensitivitet enl kon metoden vaumlnstra borrhoumllet
40---shy ___ Skjuvharingllfasthet enlvingborr vaumlnstra borrharinglet
m 0 2 I 6 8 10 12 11 16 1 8 20 kN
Fig 1 b Jaumlmfoumlrelse mellan trycksonderingar i kvicldera (tv) och normalshy
sensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshy
staringnd mellan sondharinglen = 65 m Spetsmotstaringnden aumlr som framgaringr i
stort sett lika medan totala sonderingsmotstaringnden aumlr helt olika
Comparison between static penetrometer tests in quick clay (left)
and in clay with normal sensitivity Distance between bore-
holes = 65 m The shear strength in both cases approximately equal
As can be seen the point resistance is about the same whereas the
total resistance differs considerably
88
slirning mellan maumlttrissa och staringng) och i sjaumllva glappkopplingen till spetsen
(alltfoumlr kort slaglaumlngd och vakuumeffekter) Misstagen har emellertid underhand
raumlttats till och utrustningen fungerar nu i stort sett tillfredsstaumlllande Likvaumll
skulle man oumlnska sig en praktiskt anvaumlndbar och ekonomiskt konkurrenskraftig
trycksond daumlr man kunde maumlta dels motstaringndet mot sondspetsen direkt dels
friktionsmotstaringndet mot mantelytan paring en viss given laumlngd av sondstaringngen paring
viss given houmljd oumlver spetsen Kunde man dessutom vid spetsen bygga in yttershy
ligare registreranordningar tex portrycksmaumltare och gammaneutronsond och
faring hela resultatet utskrivet paring remsstans skulle man utan tvekan faring ett utomshy
ordentligt fint instrument foumlr kartlaumlggning av undergrundens tekniska egenskaper
Trycksondering ur konsultens synvinkel
Nilcons trycksond har trots de inledningsvis paringtalade bristerna visat sig vara
mycket anvaumlndbar i praktisk verksamhet - framfoumlr allt genom att den registreshy
rar sondmotstaringndet kontinuerligt Foumlrdelarna med metoden har blivit aumln mer
paringtagliga genom en mekanisering som eliminerat behovet av foumlrankringsanordshy
ningar moumljliggjort stoumlrre nedpressningskraft och medfoumlrt en kraftig rationalishy
sering i form av minskad undersoumlkningstid och reducerade kostnader Mekanishy
seringen har ocksaring medfoumlrt att inverkan av den personliga faktorn mer eller
mindre eliminerats
Vi kan alltsaring konstatera att trycksonden praktiskt-ekonomiskt i maringnga fall aumlr
oumlverlaumlgsen viktsonden som aumlr den naumlrmast jaumlmfoumlrbara sonderingsutrustningen
Hur ser man daring i dag paring moumljligheterna till en korrekt tolkning och aumlr dessa
oumlverlaumlgsna jaumlmfoumlrt med moumljligheterna vid andra sonderingsmetoder Som jag
naumlmnde inledningsvis raringder en viss skepsis gentemot trycksond av typ Nilcon
vilket bl a yttrat sig i att man i SGF s sonderingskommittes anvisningar - i de
fall trycksondering goumlrs - rekommenderat jaumlmfoumlrande viktsondering i ett
bestaumlmt antal borrpunkter Denna oumlvertro paring viktsonden aumlr foumlr mig garingtfull
och bottnar utan tvekan i en konservatism som trots paringstaringende om motsatsen
starkt praumlglar aumlven ingenjoumlrsfacket Det finns ocksaring en annan skola foumlr vilken
trycksonden aumlr naumlstan allena saliggoumlrande Av en nyutkommen bok av Sanglerat
(1972) framgaringr att man paring olika haringll i vaumlrlden bedriver en omfattande forskning
foumlr att kunna oumlversaumltta trycksonderingsresultaten till baumlrighets- och deformashy
tionsegenskaper Det foumlrefaller naumlstan som om man vill goumlra trycksonden till
ett universalinstrument med vilket man kan loumlsa alla geotekniska problem Foumlr
89
mig aumlr denna oumlvertro paring trycksonden lika oberaumlttigad som den tidigare paringtalade
misstron Trycksonden kan enligt min uppfattning aldrig bli annat aumln ett hjaumllpshy
medel - ett korrelationsinstrument - som goumlr det moumljligt att kartlaumlgga variashy
tioner i jordlagerfoumlljd och materialegenskaper inom en region med likartade
geologiska foumlrharingllanden De mera preciserade geotekniska egenskaperna likshy
som den detaljerade jordlagerfoumlljden maringste emellertid faststaumlllas med mera
sofistikerade metoder Trycksondering boumlr daumlrfoumlr alltid kombineras med andra
mera avancerade undersoumlkningsmetoder En direkt tolkning i stil med den som
anges av forskare och i laumlroboumlcker kan endast goumlras i saringdana fall daumlr de geoshy
logiska foumlrharingllandena aumlr ensartade och vaumllkaumlnda och daumlr egenskaperna hos inshy
garingende jordarter redan aumlr kaumlnda i foumlrharingllande till trycksonderingsresultaten
Kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd
En av metodens fraumlmsta foumlrdelar aumlr att den - jaumlmfoumlrt med andra sonderingsshy
metoder - starkt foumlrbaumlttrar moumljligheterna till kartlaumlggning av jordlagerfoumlljden
Detta skall haumlr illustreras med fyra exempel
Det foumlrsta exemplet aumlr haumlmtat fraringn en forskning utfoumlrd vid Chalmers tekniska
houmlgskola (jfr Hansbo S amp Torstensson B-A 1968) I samband haumlrmed gjordes
- vid sidan av trycksondering - en noggrann analys av jordlagerfoumlljden och de
geotekniska egenskaperna hos ingaringende jordarter i en deltaavlagring i Karlstad
fig 2 Som framgaringr kan man av sondmotstaringndet klart saumlrskilja graumlnsen mellan
det oumlvre lagret av organisk friktionsjord (haumlftiga kastningar i sondmotstaringnd) och
det undre lagret av mjaumlla (finsilt) - lera (ett lugnt foumlrlopp hos sondmotstaringndet)
oumlvergaringngen lerasandig mo naumlrmast oumlver fast botten aumlr ocksaring klart markerad
Den mjuka sonderingskurvan fraringn ca 15 till 30 m djup visar att jordlagren av
silt och lera aumlr homogena Mantelfriktionen aumlr som framgaringr houmlgre i den dyiga
leran aumln i den rena mineralleran (ca 3 - 5 kPa mot ca 1 kPa) Det framgaringr ockshy
saring att jorden ner till 15 m djup aumlr grovkornig (starkt varierande motstaringnd) och
mycket loumlst lagrad (laringgt medelmotstaringnd) De houmlga portal som uppmaumltts paring vissa
nivaringer i mon (finsanden) avspeglas klart i sondmotstaringndet Hade sonderingen utshy
foumlrts med viktsond skulle det - eftersom totala sonderingsmotstaringndet aumlr foumlrshy
haringllandevis lika genom hela jordprofilen - utan tvivel ha varit omoumljligt att avshy
goumlra de foumlrharingllanden som saring klart avspeglas i trycksonddiagrammet
Det andra exemplet aumlr haumlmtat fraringn riksvaumlg 15 mellan Karlshamn och Ronneby
0
5
10
15
20
Brungraring sandig mo med vaumlxtdelar
Brungraring mjaumllig mo med vaumlxtdelar
Brungraring dyig mjaumllig mo
Graring dyig lerig mjaumlla
Organisk
halt voldeglo
12 45 14 17 45 40 11 39 35 41 30 24 45 39 40
0
Kornstorleksfoumlrdelning Sonderinos-motstan11
vikt kN 20 40 60 80 100 0 25 50 75
( (
Densitet 3
tlm Vattenhalter
deglo 20 40 60
Portal SkjlNharingllfasthet
kPa 0 50 100
5
lf---+------+-+10
15
20
25 Graring dyig mjaumllig lera
25
E
g-300
s C
O
30 3 ~ 0
~ 06-02 mm mellansand 0 50 100 150
Sensitivitet
~ 02-006 mm grovmo ~ Vattenhalt Skjuvharingllfasthet en konfoumlrsoumlk
- lt006mmsilt bull bull Finlekstal -0--o- Sensitivitet enl konfoumlrsoumlk
Fig 2 Trycksondering utfoumlrd i en deltaavlagring Variationerna i spetsmotshystaringndet liksom storleken ger en god bild av jordlagerfoumlljden liksom av den oumlverlagrade sandens porositet
Static penetrometer test in a deltaic deposit The variation and magnitude of point resistance give a good picture of the soil profile as well as of the porosity of the top layer of sand
91
fig 3 Jordlagerfoumlljden karakteriseras haumlr liksom i oumlvrigt i Blekinge av oreshy
gelbundna vaumlxlingar mellan organiskt och oorganiskt samt mellan groumlvre och
finare material ofta med flera torrskorpebildningar orsakade av havets uppshy
repade transgression och regression Svaringrigheterna att tolka trycksonderingsshy
dio-rammet aumlr stoumlrre i detta fall aumln i foumlregaringende men kompletteras trycksonshy
deringen med provtagning paring vissa nivaringer - aumlven om detta sker i mindre utshy
straumlckning aumln som visas i figuren - faringr man som framgaringr en mycket klar bild
De vaumlxelvis foumlrekommande skikten av lera och mjaumllamo framtraumlder bl a tydshy
ligt Likasaring kan man klart urskilja att jorden mellan ca 5 5 och 8 m djup aumlr
mera homogen aumln i oumlvrigt vilket ocksaring framgaringr av provtagningen Den jaumlmshy
foumlrande viktsonderingen ger daumlremot smaring moumljligheter till en detaljerad tolkning
Det tredje exemplet - ocksaring det haumlmtat fraringn Blekinge naumlrmare bestaumlmt
kv Gaumlvle i Karlshamn - visar att man i de fall friktionen mot sondstaringngen kan
foumlrsummas faringr god korrelation mellan motstaringndet vid trycksondering och antashy
let vridna halvvarv vid viktsondering fig 4 Exemplet illustrerar ocksaring tvaring
icke ovanliga fel vid trycksonderingen Det ena felet bestaringr i att man efter varshy
je skarvning av sondstaringngen och lyftning av oket faringr ett tillfaumllligt oumlkat sondmotshy
staringnd Denna oumlkning kan bero paring portrycksfoumlraumlndringar i jorden under viloshy
pausen vid skarvningen och aumlr daring i och foumlr sig inte naringgot fel men den kan ocksaring
bero paring att sondstaringngen naumlr oket staringr i sitt oumlvre laumlge klaumlmmer mot sidan av
det foumlrborrade haringlet Motsatsen julgransform kan uppstaring om sondstaringngen
klaumlmmer mot sidan av haringlet naumlr oket staringr i sitt nedre laumlge Dessa klaumlmkrafter
kan undvikas genom att man anvaumlnder raka sondstaumlnger och ser till att sondshy
staringngen hela tiden loumlper lodraumltt utan att stoumlta mot haringlets vaumlggar Det andra
felet bestaringr i en nollinjefoumlrskjutning vilket framgaringr av att skrivararmen vid
skarvningarna (representerad i diagrammet av de paring varje meter aringterkommanshy
de horisontella linjerna) inte garingtt helt tillbaka
Det fjaumlrde och sista exemplet paring hur man med trycksondering kan bedoumlma jordshy
lagerfoumlljden aumlr haumlmtat fraringn Gaumlvle lasarett belaumlget paring en grusarings med svaringrforceshy
rat ytlager av sand och grus Med hjaumllp av trycksondering har det haumlr varit
moumljligt att lokalisera ett antal lerlinser eller lerlager under grundlaumlggningsshy
nivaringn fig 5 a - b Fig 5 a visar en jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och
sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr Fig 5 b visar ett trycksondharingl
kombinerat med provtagning 10 m fraringn sondharinglen i fig 5 a De stora och snabshy
ba variationerna samt storleken paring sondmotstaringndet visar att jorden inneharingller
92
Tr Vi ni =
o-(s)mmj L vx p~ m Mj
9 0 I m MJ
(gr)(I mMJ
5-
10-m
Fig 3
(rrv~)~j s IDi vx M I Mf(I)
Mjm MJ 100 19x 25
M I V LJ v L(mj) V L (mj)
V L ~j~ V L l
L mj L DJ L CD
mjM l
5 6 kN (l)s m Mn
Jfoumlnfoumlrelse mellan tryck- och viktsonderingsshyresultat i en finkornig skiktad jord Tolkningsshymoumljligheterna med avseende paring jordlagerfoumlljden aumlr som framgaringr vaumlsentligt baumlttre vid trycksonshydering aumln vid viktsondering
Comparison between static penetrometer test and weight sounding resistance in a fine-grained layered soil The possibility of interpretation with reference to the soil profile is obviously much better when using a static penetrometer than when using a weight sounding equipment
0--
s--
10--
15
20--m
93
Vb ~------------------~ st I
~~- + _10-+---+-+----+---+-+---+
Dy -l~~---+---l-+--1--1---+--j cmiddotJ -
G G Si -
I-
L~ -lnlr-=F=~c=--t--i--t---t---i I -
v ==-L2] - euJ-=lc---------+--t---t------1
(s)Si -llm-U~==l==-1--W
Li -
IL -- r7 77 7 - h
L -71-11----l--J--1--+----+---+--1---1
- ~ ~ -
L I gt I
I I _r
Sil -~t=t=t=t=~I~~~~ -= --(gr)S
-(s) Gr lot~2=plusmn4=plusmn6 =ai=~1o~J12=114k-N
I
f kPa ( oreducerad )
0 20 40 60 80
_
f
l --1--il---L---1
___~______ 0 20 40 60 8051
PRESSIOMETERMODUL Ep MPa
0246810
bull Sensitivitet (S 1)
enl vingborr
- Skjuvharingllfasthet tr)
Pf
enl vingborr
KRYPTRVCK Pt1 MPa GRANSTRVCK PI MPa
0 02 04 06 08 1 0
-_- I
I I Pt t ~
Fig 4 Exempel paring god korrelation mellan sondmotstaringnd vid trycksondering och antal vridna halvvarv vid viktsondering Den goda korrelationen sannolikt beroende paring att staringngfriktionen aumlr noll
Example of good correlation between penetration resistance and number of half-turns per unit penetration by weight sounding The good correlation probably due to the fact that the side friction is negligeable
94
--0
--5
--10
--15
--20
--25
grMmj M Lm vx
mj Ml (g) L(in) mj Ml vx mJ M f vx
L([)
L
(gr)s mL
Lm sm LMIT)
Ml v L(iJ)
ls M V L li v L [ _j
2 4 6 8 10 12 14 16 kN
0 2 4 6 8 10 12 14 16 kN 20 40 60 sek20cm middot m
fig a)
Fig 5
fig b)
Jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr i en oregelbunden aringsavlagring Trycksonderingen moumljshyliggoumlr i detta fall lokalisering av lerlinser (lerskikt) i sand- och grusshyavlagringarna Sondharinglet i fig b) belaumlget 10 m fraringn sondharinglet i fig a)
Comparison between static penetrometer tests and dynamic sounding type Pionjaumlr in an erratic esker The static penetrometer tests make it possible to locate clay lenses (layers) in the sand and gravel deposits The bore-hole in fig b) is situated 10 m from the bore-hole in fig a)
95
vaumlxelvis grovkorniga och finkorniga skikt Vi ser ocksaring hur man i b) faringtt vaumlsentshy
ligt stoumlrre totalt sondmotstaringnd aumln i a) men att spetsmotstaringndet i stort sett aumlr
lika Trycksonddiagrammen visar mycket klart laumlget hos de soumlkta lerlinsernalershy
lagren
Kartlaumlggning av jordarters geotekniska egenskaper
Som jag redan tidigare framharingllit boumlr en trycksondering om man vill naumlrmare
kartlaumlgga jordarternas geotekniska egenskaper kombineras med mera sofistikeshy
rade undersoumlkningsmetoder Det torde naumlmligen vara orealistiskt att foumlr prakshy
tiskt bruk bygga in i sjaumllva trycksonden alla de maumltanordningar som skulle beshy
houmlvas foumlr en korrekt analys Fraringgan aumlr om det oumlverhuvudtaget aumlr moumljligt att ta
haumlnsyn till alla de faktorer som paringverkar sonderingsresultatet Man behoumlver
bara peka paring saringdana faktorer som inverkan av neddrivningshastighet sensitivitet
i lera portrycksfoumlraumlndringar i silt och finsand stenar i sand och grus taumlttshy
liggande grovkornigare skikt i lera organiskt inneharingll etc foumlr att foumlrstaring hur
komplex tolkningen maringste bli Kombinerad med provtagning och direkt bestaumlmshy
ning av de geotekniska egenskaperna i faumllt och i laboratorium utgoumlr den emellershy
tid i praktiken ett utmaumlrkt och noumldvaumlndigt komplement En mycket omfattande
sammanstaumlllning av forskning och erfarenheter betraumlffande oumlversaumlttning av
spetsmotstaringndet foumlr olika trycksondtyper till skjuvharingllfasthet friktionsvinkel
etc har som naumlmnts gjorts av Sanglerat (1972) Den tolkning till skjuvharingllfasthet
som redovisas foumlr Nilcons trycksond maringste emellertid tas med stor reservation
och kan endast betraktas som oumlverslagsmaumlssigt korrekt foumlr lera av Goumlteborgsshy
typ Helt andra vaumlrden har ibland erharingllits foumlr lera inom andra regioner i
Sverige Man kan alltsaring konstatera att korrelationsfaktorn maringste bestaumlmmas
fraringn fall till fall Kaumlnner man korrelationsfaktorn har man daumlremot stora moumljshy
ligheter att goumlra en direkt oumlversaumlttning
Som exempel paring dessa moumljligheter vill jag bl a haumlnvisa till fig 2 daumlr den odraumlshy
nerade skjuvharingllfastheten uppenbarligen kan uttryckas som ca 120 av spetsshy
trycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna oumlvre graumlnsen) och fig 4
daumlr samma skjuvharingllfasthet aumlr ca 17 0 av spetstrycket (spetstrycket i
MPa = spets kraften i kN)
En aumlnnu baumlttre illustration till naumlmnda moumljligheter ges i fig 6 Trycksondeshy
ringen som i detta fall gjorts i en moraumlnlera i Lund har sedermera komplette-
Pr f Skr I+ 10 Tr il 0- F-Rii K
(s)m Mnl
mMnl flBI I iiJ
(m)Mnl
Mnl
Mnl 5-
Mnl
lTTENHALTERfrac34 0 20 o
PRESSIOMETERMODUL KRPTRYCK Pfl MPa Ep MPa GRANSTRVCK Pt MPa 0 4 8 12 16 20 q__ 05 10 1 5
t
~
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kN
10--m
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan resultat av trycksondering och pressiometerfoumlrsoumlk i moraumlnlera i Lund Spetsmotstaringndet avspeglar i stort pressiometershymoduler och graumlnstryck Comparison between results of static penetrometer and pressure meter tests in boulder clay in Lund The point resistance has good correlation with the pressure meter modulus and the critical pressures p1 and pfl
ltD 0-
97
rats med pressiometerfoumlrsoumlk och med belastningsfoumlrsoumlk Man ser att pressioshy
metervaumlrdena i stort sett avspeglar spetsmotstaringndet vid trycksondering oumlvershy
ensstaumlmmelsen aumlr mycket paringtaglig vad betraumlffar graumlnstrycken Pn och p1 En
analys visar att pressiometermodulen aumlr ca 2 (mera exakt 1 8 plusmn 0 7) ggr
spetstrycket att graumlnstrycken p1 aumlr O 2 (0 20 ~ 0 05) och Pn ca O 15
(0 14 plusmn 0 06) ggr spetstrycket Skjuvharingllfastheten bedoumlmd ur graumlnstrycket p1
och genom provbelastning av plattor med diametern 1 0 m blir i detta fall
ca 130 av spetstrycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna undre
graumlnsen) Helt andra relationer mellan spetstryck och pressiometervaumlrden
erharinglls emellertid i andra fall jfr fig 4
Sammanfattning
Trycksonden av typ Nilcon aumlr kanske fraumlmst genom sin kontinuerliga registreshy
ring av sonderingsmotstaringndet ett utomordentligt gott hjaumllpmedel foumlr kartlaumlggshy
ning av lagerfoumlljden i en jordprofil Foumlr bestaumlmning av jordens geotekniska
egenskaper boumlr den emellertid alltid kombineras med andra mera sofistikerade
metoder upptagning av ostoumlrda prover pressiometerfoumlrsoumlk faumlltvingborrning
etc Av spetstryckets och mantelfriktionens storlek kan man daumlrvid faring en god
uppfattning om de geotekniska egenskaperna hos den jord som aumlr belaumlgen mellan
provtagningsnivaringer och provtagningsharingl Metoden aumlr i sin nuvarande mekaniseshy
rade form rationell snabb och ekonomisk Direkt maumltning av spetstrycket och
mantelfriktionen skulle starkt foumlrbaumlttra metoden Det skulle ocksaring paring laumlngre
sikt vara oumlnskvaumlrt att aumlven kunna registrera portrycksfoumlraumlndringarna vid nedshy
drivningen och att resultaten skrevs ut paring rems stans
Summary
Experiences concerning the practical use of the Nilcon (previously Jonell amp Nilsson)
static penetrometer are presented It is shown that this penetrometer is an
extremely usable aid in locating various soil layers in a soil profile An advantage
in this respect of the Nilcon method is that the resistance to penetration is conshy
tinuously registered on a penetration diagram It is felt however that it should
not be used - unless combined with other more sophisticated investigations - to
classify the soils with respect to geotechnical data such as shear strength and
compressibility Such classification based only upon the results of penetrometer
98
tests can only be successful in regions with similar geological background
where furthermore the geotechnical data are lmown from previous experience
A proper combination of penetrometer tests and laboratory investigations and
also more advanced field investigations e g pressuremeter tests and field
vane tests is no doubt the easiest and best way - both from technical and from
economical aspects - to obtain the lmowledge of the subsoil required in modern
foundation engineering
The use of the Nilcon penetrometer is with its present mechanized form
rational quick and economic A direct registration of the point resistance and
of the side friction would strongly improve the method In a longer time
perspective it would be desirable to be able to register also the pore pressure
changes ltluring penetration and have the results printed on a tape recorder
Referenser
HANSBO S amp TORSTENSSON B-A 1968 Saumlttningar under oljecisterner
i Karlstad Vaumlg- och vattenbyggaren No 8 p 112-120
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice New York
99
0
ERFARENHETER FRAN TRYCKSONDERING
Teknologie doktor Torsten Kallstenius K-Konsul t
Kalibrering
En svensk specialitet aumlr och har redan fraringn boumlrjan varit sjaumllvregistrerande
sonder
De diagram oumlver spetsmotstaringnd - djup man faringr fram paring det viset blir mera detalj -
rika aumln diagram som ritas upp i efterhand efter borrningsprotokoll Denna deshy
taljrikedom har paradoxalt nog verkat foumlrsvaringrande foumlr trycksonderingens snabba
utbredning daring i boumlrjan maringnga geotekniker inte kaumlnde sig hemma med den specielshy
la typ av diagramtolkning man maringste laumlra sig
Naumlr vi i boumlrjan paring 1950-talet boumlrjade trycksondera med SGIs sonderingsmaskin
var foumlrsta intrycket att kontrasten i diagrammen mellan kohesionsjord och friktionsshy
jord var mycket tydlig och saumlkrare aumln vid viktsondering aringtminstone i Stockholmsshy
omraringdet (fig 1) och Goumltaaumllvdalen Vid utvaumlrdering av spetsmotstaringndet hade man
vissa problem med att spetsmotstaringndet vid smaring spetsdiametrar blev mycket litet
jaumlmfoumlrt med maumltnoggrannheten Foumlrsoumlkte man arbeta med stoumlrre spetsdiametrar
till samma staringngdiameter uppkom problemet med nollinjefoumlrskjutning Det kunde
konstateras att en spets med stor diameter blev mycket kaumlnslig foumlr det statiska
tryck som foumlrelaringg i haringlrummet ovanfoumlr spetsen Detta tryck kunde variera mel-
lan vakuum och houmlga oumlvertryck
Vid anvaumlndning av tung borrvaumltska ovanfoumlr spetsen var det moumljligt att faring sjunkshy
ning utan registrering av spetsmotstaringnd Trycktillstaringndet kan verka saringvaumll saumlnkanshy
de som houmljande paring spetsmotstaringndet vid stora spetsar om spetsmotstaringndet maumlts
paring hela spetsen (fig 2)
Foumlrharingllandena kring spetsen paringverkar spetsmotstaringndet ocksaring paring andra saumltt
Friktionen mot staringng eller mantel ger en nedaringtriktad kraft som kan oumlka total -
trycket i jorden vid spetsen och daring ocksaring oumlkar spetsmotstaringndet Porvattenstroumlmshy
marna kring spetsen kan paringverka saringvaumll spetsmotstaringndet som mantelmotstaringndet i
naumlrheten av spetsen
JL
L
L
vl
Msl
Msl
0 TJAringLE
1
100
2
i 9 I
crk
v1 I
9 I I I
9 I I I I I I I
q I
3 Mpm20 ttm3 20 40 60 80 degw
Fig 1 SGI maskinsonderingsdiagram Sollentuna Spets 0 25 mm mantel 25 mm
Diagram of the SGI Sounding Machine Sollentuna Point diameter 25 mm sleeve 25 mm
101
H ) H = STATISKT TRYCK FRAringN JORDEN
= STATISKT TRYCK UPPIFRAringN MOT SPETSEN
Lp
PORVATTENSTROumlM
U = (TIDEN)
KAN VARIERA MELLAN - 1 OCH H) VAumlTSKA
UPPAringTRIKTAD MANTELKRAFT = Mu UPPAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Su
~--- ~
Ps =llmiddot(tpmiddotLp 116ml + 11P2(cf+Uls (6ml-
- qh 1 ( lt6micro2- hr2 l ~-- _
NEDAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Sn
Ps = Su + Mu - Sn
Fig 2 Faktorer som paringverkar spetsmotstaringndet vid trycksondering
Factors influencing point resistance at penetration testing
102
Sk loumlseggsbildning kan paringverka sonderingsmotstaringndet Loumlseggsbildning innebaumlr
att jord haumlftar vid spets eller mantel och daumlrvid oumlkar dess verksamma tvaumlrsnittsshy
yta
Vid olika tillfaumlllen har trycksonderingsdiagram kunnat tolkas och jaumlmfoumlras med
skjuvharingllfasthetsbestaumlmningar Fig 3 visar naringgra exempel paring kalibreringar
Av maumlttekniska skaumll aumlr spridningen stoumlrst vid smaring spetsmotstaringnd Varierande
portryck aumlr en trolig huvudorsak till spridningen Portrycket har i lera konstashy
terats oumlverstiga 1 bar ( ~ 10 Mpm2) vid nedpressning av en staringng (jfr Kallsteshy
nius amp Wallgren 1956 fig 8a-b) men kan ocksaring vara avsevaumlrt laumlgre beroenshy
de paring dilatans och permeabilitet hos jorden Specifika trycket paring spetsen har i
allmaumlnhet varit houmlgre aumln vad som skulle kunna kalkyleras utan haumlnsyn till de
makrogeotekniska foumlrharingllandena Naumlr spetsdiametern oumlkar relativt staringngdiameshy
tern minskar det specifika trycket Oumlkad mantellaumlngd oumlkar det specifika trycket
Roterande staringng minskar spetsmotstaringndet
Diagramtolkning
En faktor som verkat foumlrdroumljande paring utnyttjandet av trycksonderingstekniken i
Sverige har varit bristen paring vaumlgledning naumlr det gaumlllt att tolka diagrammen Haumlr
behoumlvs kunskap om de maskinella och drifttekniska faktorerna erfarenhet av
diagram i olika lagerfoumlljder och viss tolkningsskicklighet Tolkning av trycksonshy
deringsdiagram faringr en viss likhet med tolkning av flygbilder Man kan ta haumlnsyn
till maringnga olika faktorer (fig 4)
Regelbundna hack i kurvorna med t ex samma intervall som skarvstaumlngernas
laumlngd tyder paring att skarvningsfoumlrfarandet portrycket eller den fria staringngvikten
har paringverkat resultaten
Spetsmotstaringndets storlek kan antyda fasthet om det aumlr mycket houmlgt och loumlshet
om det aumlr mycket laringgt men man kan inte utan vidare paringstaring att det gaumlller en viss
jordart Fig 4 antyder vissa tolkningselement som man kan ha nytta av Man
maringste laumlgga maumlrke till att alternativa tolkningar aumlr moumljliga saringsom figuren antyder
Fig 5 visar tvaring mycket lika trycksonderingskurvor i moraumlnlera daumlr man i det ena
fallet har ett gyttjeskikt som endast kan urskiljas genom en naringgot jaumlmnare kurvdel
lttk Mpm2
4+---~---~Nc20
3 EV
2 +------middot -~
Nc
4 8 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERABAringLSTA SPETS C40MM MANTEL 40MM
o----------25 4 CM SPETSD I AMETER
103
((k Mpm2
LOumlS
8
6
4
2
e
E
e e
bull el
5 10
15
Nc =18
20 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERAJAumlRVA SPETS I 25 MM MANTEL 25 MM
lt9-----+----1--e= 1 200 400 BAR
SPETSMOTSTAringNO
SGI SONDERMASKIN I LERAAGNESBERG SGI SONDERMASKIN KALIBRERING I SAND INVERKAN AV OLIKA SPETSAR VID SPETS l25MM MANTEL 25MM SAMMA STAringNG
crk Mpm2 Nc =18
8
6
4
2
Cl
e Cl
e
e
bull
e e e e
bullf vbull bullbull
5 10 15 20 BAR SPETSMOTSTAringND
NILCON TRYCKSOND I LERA JAumlRVA
10 CM2 SPETS
Fig 3 Naringgra kalibreringar av svenska trycksonder
A few calibration tests of Swedish penetrometers
A
J
DJUP
104
50
F
E
)
A = TORRSKORPA I LERA
B = MARKYTA MED FRIKTIONSJORD C = LERA GYTTJA ELLER LOumlST LAGRAD SAND
D = FYLLNING AV SAND ELLER GYTTJA
SPECIFIKT SPETSMOTSTAringND 100 150
G---===i==
E = MEDELFAST LAGRAD SILT SAND GRUS ELLER TORV (KOMPRIMERAD)
F = FAST LAGRAD SILT SAND ELLER GRUS G = FAST LAGRAT GRUS ELLER MORAumlN H = FOumlRSTADIUM TILL MORAumlN J = KONTRASTRIK LAumlTTOLKAD KURVA
K = KONTRASTFATTIG SVAringRTOLKAD KURVA L = OumlVERGAringNG POSTGLAC IAL - GLACIAL LERA
~ l r
STEN
STAringNGSKARVNING VID OLIKA MASKINER OCH OLIKA SILTJORD
Fig 4 Exempel paring tolkningselement vid trycksondering
Examples of interpretation elements in penetration testing
My my M
mMnl
Mnl
m Mnl
G Mnl
mMnl
Fig 5
w
T
St
Mj
T
G
Fr
Fig 6
105
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Malmouml 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Malmouml (Southern Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Skutskaumlr 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Skutskaumlr1 (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
106
Fig 6 visar ett liknande fall daumlr gyttjan givit laumlgre och jaumlmnare spetsmotstaringnd
Torven kunde lika gaumlrna ha tolkats som friktionsjord eller torrskorpelera
I maringnga fall aumlr det laumlmpligt att fraringngaring den tolkningsteknik man aumlr van vid fraringn
viktsonderingen Man kan inte utan vidare skriva Ko (oorganisk kohesionsjord)
eller Fr (friktionsjord) Oftast kan man goumlra jaumlmfoumlrande studier av olika diagram
tagna paring ett visst omraringde och daumlrvid urskilja vissa typiska diagramdelar Fig 7
visar exempel paring en saringdan tolkning daumlr man har faringtt hjaumllp av intilliggande diagram
och av gles provtagning foumlr uttolkningen som annars varit mycket svaringr att goumlra
Observera att mantelmotstaringndets (M) genomsnittsvaumlrden delvis oumlverstiger uppmaumltshy
ta totalmotstaringnd Man har haumlr bl a foumlrsummat staringngviktens inflytande
En viss kaumlnnedom om geologiska tolkningselement somt ex torrskorpa av lera
oumlvergaringng mellan postglacial och glacial lera och svallade skikt ovanfoumlr botten -
moraumln underlaumlttar tolkningen Man har ocksaring stor nytta av att i tabellform som
ansluter sig till ett omraringdes koordinater i plan ange trycksonderingsresultaten
foumlr att faring baumlttre oumlverblick
Tolkning av trycksonderingsdiagram skulle kunna underlaumlttas om man beaktar
kompletterande iakttagelser En saringdan iakttagelse aumlr mantelmotstaringndets tillvaumlxt
med djupet Antingen observerar man det totala motstaringndet mot sondstaringngen
eller ocksaring infoumlr man en saumlrskild maumltmantel daumlr delmotstaringndet bestaumlms (jfr
andra artiklar i denna publikation) Relationen spetsmotstaringnd - mantelmotstaringnd
har i Vaumlsteuropa anvaumlnts som tolkningshjaumllp
En annan god hjaumllp aumlr att avlaumlsa portryckets permeabilitetens eller spetsmotshy
staringndets aumlndring med tiden Variationer antyder finkornig jord Man skulle slutshy
ligen kunna jaumlmfoumlra resultaten vid statisk maumltning i form av belastnings- och
avlastningsfoumlrsoumlk med kinetisk maumltning (
Behov av forskning
Fig 8 visar vissa faktorer vid trycksonderingsspetsar som behoumlver utredas
typiseras och standardiseras Man skulle i en framtid ha nytta av att sortera
upp moumljligheterna mera komplett Omedelbart boumlr man soumlka aringstadkomma en
provisorisk standardisering och typisering enligt foumlljande
L A
a =gt a
C
C
HAringL 72
50
--middot--
107
BAR 100
----
HAringL 77
D
A = FASTA YTLAGER AV TORRSKORPELERA
B = FAST LAGRADE SKIKT AV LERA MJAumlLA ELLER MO
C = NAringGOT LOumlSARE SKIKT AV LERAMJAumlLA OCH MO
D = FAST LAGRADE BOTTENSKIKT SANNOLIKT FRIKTIONSJORD
Fig 7 Trycksonderingsdiagram fraringn Mjoumllby 10 cm2 spets typ Nilcon
50
Penetration-test diagrams from Mjoumllby (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
BAR
BENAumlMNING
SKARVSTAringNG
MAumlT MANTEL
EVENTUELLT ROumlRELSEORGAN
MAumlTSPETS
108
KRAFTMAumlTNIN
f PORTRYCKSMAumlTNINGJ r(EVENTUELLT )
kPERMEAlLITET) a
ATT KLARLAumlGGA
STAringNGDIAMETER
OumlVERSKJUTANDE MANTELLAumlNGD
MAumlTMANTEL ELLER EJ
MANTELLAumlNGD
MANTELD I AMETER
EVENTUELLT AVSTAringND MELLAN SPETS OCH MAumlTMANTEL
VAumlRDET AV KRAFT ROumlRELSEMAumlTNING VID STATISKT PROV
EVENTUELL SPETSMANTEL
SPETSDIAMETER
SPETSVINKEL
VAumlRDET AV PORTRYCKSshyOCH ELLER PERMEABILITETSMAumlTNING
Fig 8 Spetsen som forskningsobjekt
N eed of research concerning the penetrometer point
Uppdelning i typldasser
Spetsformen
109
Maumltmantelformen och mantelns laumlge
Staringngdiametern
Arbetshastigheten
Foumlr detta behoumlvs vissa utredningar och vaumlgledande foumlrsoumlk
Forskning foumlr diagramtolknin_g_ boumlr syfta till att bygga upp en bank av tolknings -
element foumlr jordarter och geologiska profiler daumlr man beaktar enbart spetsshy
motstaringnd enbart mantelmotstaringnd enbart E-modul eller enbart permeabilitet
men ocksaring beaktar relationer mellan dessa variabler Man bygger laumlmpligen ut
systemet gradvis och boumlrjar med spets - och mantelmotstaringnden Arbetet boumlr paring
laringng sikt syfta till en handbok i diagramtolkning
Man vill helst kunna omsaumltta trycksonderingsresultat till praktiskt anvaumlndbara
geotekniska upplysningar Daring boumlr man frac12alJ~~ och statistiskt utvaumlrdera tryckshy
sonderingens korrelationer till skjuvharingllfasthet kompressibilitet E -modul paringlshy
baumlrighet och plattbaumlrighet Sannolikt kan man haumlr faring anvaumlndbara naumlrmevaumlrden i
varje fall foumlr oumlversiktliga bedoumlmningar Foumlr aumlndamaringlet behoumlvs ett stort antal
case records
Trycksondering foumlrekommer i stor utstraumlckning framfoumlr allt i Centraleuropa
och Vaumlsteuropa Behovet av forskning kan inte skaumlligen helt ldaras av ett saring litet
land som Sverige Mycket borde kunna utvinnas av ett organiserat internationellt
samarbete och daumlr boumlr man satsa forskningsmedel Varingr geologi aumlr dock i vissa
fall speciell och fordrar insatser ocksaring av oss sjaumllva
Slutkommentar
Avslutningsvis kan den uppfattningen framfoumlras att trycksonderingen har stora
moumljligheter att ge god och billig information om geotekniska foumlrharingllanden Den
aumlr vaumll vaumlrd att satsa forskningsmedel paring Det kan antas att utvecklingen haumlr i
landet kommer att leda till tre olika slag av trycksondering
1 Den stora maumlngden av sonderingar kommer laumlmpligen att klaras med snabbt
och billigt arbetande spetsmotstaringndsmaumltande sonder som ger diagram ungeshy
faumlr av den typ som maskinsonderingen nu ger
110
2 Som rutinsondering i varingra vanligaste loumlsa till medelfasta jordlagerfoumlljder
kommer man ocksaring att anvaumlnda elektroniska sonder med moumljlighet att
bestaumlmma spetsmotstaringnd och motstaringnd mot en saumlrskild maumltmantel Trolishy
gen kommer kompletterande bestaumlmningar att foumlrekomma i en del sonder
daring man har goda moumljligheter att aringstadkomma detta elektroniskt vid en och
samma neddrivning
3 I fastare lagring kommer man kanske att ha behov ocksaring av naringgon utlaumlndsk
metod som utvecklats foumlr anvaumlndning i foumlrborrade haringl
Summary
Self-recording penetration tests area Swedish speciality since the end of the 1940s
The diagrams contain much information but one must learn how to interprete them
Diagrams from calibration tests with the SGI Sounding Machine and the Nilcon
Penetrometer are shown Most specific point resistances are higher than calculated
theoretically Skin friction and speed of penetration must influence Values scatter
much in soft clays Variable pore-water pressure and low apparatus-sensitivity for
great penetration force also affect the results Penetrometer points must not have
diameters much larger than that of the extension rods
Some diagrams difficult to interpret are shown
Future research and further studies in Sweden should concentrate on~
1 Standardization of a few principles of penetration testing
2 Preparation of a handbook for evaluation of penetrometer diagrams
3 Testing out correlations between point resistance - skin friction in the first hand and possibly also pore pressure and stress-strain relationships
4 International collaboration
5 Direct correlation of test values to practical engineering data
Referenser
KALIBTENIUS T amp WALLGREN A 1956 Pore water pressure measurement
in field investigations R Swed Geot Inst Proc No 13
0 0
PAGAENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGS-
UTRUSTNING I SVERIGE
113
UTVECKLING AV BORROS TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING SAMT DATAshyREGISTRERING AV RESULTAT FRAringN FAumlLT- OCH LABORATORIEUNDERshySOumlKNINGAR
Direktoumlr Arnold Haumlgby Borros AB
Nedan ges en beskrivning av hur Borros AB som konstruktoumlr tillverkare och
foumlrsaumlljare av geoteknisk utrustning ser paring trycksonderingen som en framtidsshy
metod vid geotekniska undersoumlkningar Eftersom Borros sjaumllv ej utfoumlr geotekshy
niska undersoumlkningar maringste bedoumlmningarna ske helt efter det intresse som
varingra kunder visat foumlr varingrt utvecklingsprogram Givetvis begraumlnsas ocksaring beshy
doumlmningen till de moumljligheter Borros har att kunna uppfylla de oumlnskningar som
framstaumllls
Foumlr ca 10 aringr sedan skaffade Borros en hollaumlndsk trycksond med mekanisk
kraftoumlverfoumlring fraringn spetsen upp till markytan daumlr man kunde avlaumlsa trycket
mot spetsen paring en maumltklocka Under loppet av 4-5 aringr gjordes sedan sporadiska
borrningar med denna utrustning i de svenska jordarna i samarbete med varingra
kunder foumlr att ge en uppfattning om vilka resultat denna metod kunde ge Vi
fann under denna tid att metoden saumlkerligen kunde ha stort geotekniskt vaumlrde
Vi fann dock att maumltapparaten ej var tillraumlckligt noggrann foumlr sitt aumlndamaringl och
att den inte var tillraumlckligt rationell att arbeta med Borrningarna blev med
andra ord foumlr dyra Foumlr att raringda bot paring detta konstruerade vi en helt annorlunshy
da maumltutrustning som haumlr skall beskrivas
Fig 1 visar sjaumllva maumltinstrumentet som har fyra maumltomraringden med vars hjaumllp
man kan registrera krafter som paringverkar maumltspetsen Den kaumlnsligaste skalan
kan registrera en kraft av O 1 kg cm 2 foumlr en naringl roumlrelse av 1 mm och den groumlvs -
ta skalan en kraft av 4 kg cm 2 foumlr en naringlroumlrelse av 1 mm Eftersom naringlen kan
roumlra sig 100 mm saring blir maumltomraringdet i det foumlrsta fallet 01 - 10 kgcm2
och i
det senare fallet 4 - 400 kgcm2 raumlknat paring den maumltspets som vi idag har i
lager Sjaumllva instrumentet aumlr ej bundet till dessa maumltomraringden utan kan anvaumlnshy
das foumlr maumltning av snart sagt alla storlekar av tryck
114
Fig 1 Registrerande maumltinstrument typ Borro
Recording unit type Borro
115
Det som haumlr beskrivits gaumlller endast den maumltspets som idag finns i lager Oumlnskas en maumltspets foumlrt ex max 10 ton blir maumltomraringdet 125 - 1000 kgcm
2
oumlver de fyra olika skalorna Kostnaderna haumlrfoumlr aumlr desamma men kaumlnsligheshyten blir betydligt mindre aumln foumlr den foumlrra spetsen Skulle intresset daumlremot vara att maumlta tex max 1 ton blir maumltomraringdet 0025 - 100 kgcm
2 I detta
senare fall blir givetvis kaumlnsligheten stoumlrre aumln foumlr normalspetsen
Maumltspetsen (fig 2) har ett cirkulaumlrt tvaumlrsnitt av 10 cm2 och en spetsvinkel av 60deg Den aumlr helt sluten och aumlr taumlt mot saringvaumll vatten som jord Den har ej naringgra roumlrliga delar och den maumlter enbart jordens tryck mot den koniska spetsen
Fig 3 visar det enklaste saumlttet att driva ner maumltspetsen i jorden naumlmligen med hjaumllp av en vevdomkraft som kan ge ett tryck av 4 ton Trycket mot spetshysen registreras paring instrumentets mm-rutade papper (torrnaringlsmetoden) genom att naringlen roumlr sig i rak linje fraringn vaumlnster till houmlger Spetsens laumlge i djup marshykeras genom papperets roumlrelse som kan varieras med 110 eller 1100 dvs 1 m roumlrelse av spetsen kan antingen ge 10 cm eller 1 cm roumlrelse av papperet Man kan under borrningens garingng goumlra anteckningar paring papperet med vilken penna som helst Naumlr borrningen aumlr klar kan protokollet kopieras i oumlnskat antal paring tex en Xerox-apparat Den dyrbara uppritningen kan saringledes undvikas Naringgra foumlrskoumlningar av protokollet som ibland sker vid uppritningen blir saringshyledes omoumljliga att goumlra
Vill man ha stoumlrre nedpressningskraft aumln 4 ton finns det motordrivna hydraushyliska domkrafter med en kapacitet av upp till 30 ton i lager
Vid ett besoumlk av professor De Beer fraringn Belgien sommaren 1972 diskuterades sondutrustning ingaringende och flera synpunkter erhoumllls Bl a har besoumlket mynnat ut i nykonstruktion av en spets som haumlr skall beskrivas mera i detalj
Spetsen har liksom tidigare en konvinkel av 60deg men tvaumlrsnittsarean aumlr 10 cm2 paring en laumlngd av 1 m oberoende av om friktionsmaumltning skall ske eller ej Skall friktionsmaumltning ske boumlr maumltkroppen foumlr denna maumltning vara placerad 05 m ovanfoumlr spetsen och den boumlr vara mellan 100 och 300 cm2 Den stora differensen torde bero paring olika oumlnskemaringl Eftersom maumltkroppen har ett tvaumlrshysnitt av 10 cm2 blir maumltkroppens omkrets ca 112 cm och dess laumlngd ca 9-27 cm
Fig 2 Maumltspets
Penetrometer point
Fig 3 Handdriven trycksonderingsshyutrustning
Hand-operated penetrometer equipment
J--1 J--1 a
117
Om man vaumlljer den kortare maumltkroppen faringr man en orolig maumltkurva som
registrerar tunna skikt av jordarter med annan friktion Vid den laringnga maumltkropshy
pen faringr man en lugnare kurva som ej saring starkt markerar de tunna jordlagren
Det aumlr aumlven bekant att neddrivningshastigheten aumlr av stor betydelse En neddrivshy
ningshastighet av 1 m per min har visat sig laumlmplig Det kan kanske anses att
denna relativt laringngsamma neddrivningshastighet skulle staumllla sig dyrbar men saring
aumlr icke fallet Under foumlrutsaumlttning att undersoumlkningen skall ske med kontinuerlig
neddrivning och s k flygande skarvning av borrstaumlngerna saring tar neddrivningen
av ett normalt borrharingl icke mer aumln 10-20 min
Ytterligare en omstaumlndighet som kanske inte paringverkar sjaumllva borrningen men
vaumll dess bedoumlmning aumlr skrivarnaringlens hastighet oumlver papperet En alltfoumlr snabb
skrivarnaringl goumlr laringnga hastiga utflykter oumlver papperet och registrerar onoumldigt
smaring hinder foumlr provspetsen En alltfoumlr laringngsam skrivarnaringl hinner icke med att
registrera vaumlsentliga hinder saringsom tunna lager av sand eller lera Vi har funnit
att en hastighet paring skrivarnaringlen av 5 cm per sek aumlr laumlmplig foumlr att ge en laumltt
laumlsbar registrering av foumlrloppet
Som synes aumlr det angelaumlget att snarast standardisera ovannaumlmnda maringtt och foumlreshy
teelser naumlr det gaumlller sjaumllva maumltspetsen och foumlrfarandet vid sonderingen Om
detta ej sker kan utvecklingen inom geotekniken komma in paring felaktigt sparingr
som aumlr till skada foumlr verksamheten Naringgon standardisering av saumlttet att maumlta
sjaumllva trycket eller friktionen oumlnskas ej ej heller saumlttet att foumlra upp dessa maumltshy
vaumlrden till registreringsapparaten Naturligtvis boumlr kraven paring sjaumllva maumltnogshy
grannheten anges i en standard laumlmpligen daring i form av en viss -sats av det
totala trycket mot maumltkropparna
Eftersom trycksondering i den haumlr noggranna formen knappast utfoumlrs i Sverige
idag aumlr det moumljligt att maumltutrustningen aumlr en smula dyr och komplicerad foumlr
att anvaumlndas endast till detta aumlndamaringl Det kan emellertid antas att databehandshy
ling av erharingllna resultat fraringn saringvaumll faumllt som laboratorier inte ligger saring saumlrskilt
laringngt framfoumlr oss Av denna anledningen har firman konstruerat ett instrument
som kallas GEODATAPLOTTER fig 4 Med detta instrument kan ett visuellt
protokoll i A4-format uppritas med hjaumllp av en specialkonstruerad multi-skrishy
vare med sifferkodifiering av samtliga standarduppgifter i protokollets huvud
och 2-siffrig kod foumlr alla iakttagelser under sonderingen Samtidigt som detta
118
Fig 4 Geodataplotter Instrument foumlr registrering av geotekniska faumlltshydata
Geodata plotter Instrument for recording geotechnical field data
119
sker kan via en kabel ansluten till instrumentet alla dessa uppgifter antingen
oumlverfoumlras till en 8-haringls remsstans i faumllt eller direkt till en datacentral via
MODEM-utrustning ansluten till telefonlinje Foumlr att ett saringdant instrument
skall vara ekonomiskt foumlrsvarbart har det konstruerats saring att praktiskt taget
all slags sondering kan registreras paring det saumltt som haumlr naumlmnts
Fig 5 a-f visar sex protokoll oumlver naringgra av de vanligaste undersoumlkningsshy
metoderna som i foumlrsta hand kommer att kunna registreras med detta
instrument
a trycksondering
b viktsondering
c hej ar sondering
d jord-bergsondering
e vingborrning
f inklinometermaumltning
Hur kan denna nyi metod foumlr try_cksonderh1g__g-0ras ekonomiskt anvaumlndbar
I dagens laumlge fraringgas fraringn flera haringll efter utrustningar som kan hanteras endast
av en man Foumlr naumlrvarande finns saringvitt bekant inga bestaumlmmelser som
hindrar att en man arbetar med motorsaringg eller koumlr traktor Daumlrfoumlr tror jag
inte att det aumlr foumlrbjudet att saumlnda endast en man i faumllt foumlr att goumlra en borrning
I varje fall aumlr detta riskfritt saring laumlnge det finns annan arbetande personal inom
houmlr- och synharingll Man kan daumlrfoumlr konstruera en rad enmansmanoumlvrerade utshy
rustningar varav haumlr skall beskrivas detaljer som houmlr till en saringdan utrustning
med vars hjaumllp en trycksond av den typ som haumlr beskrivits skall kunna manoumlvshy
reras av en man
Fig 6 visar en domkraft med vilken en man paring hydraulisk vaumlg kan trycka ner
en borrstaringng i jaumlmn takt till oumlnskat eller moumljligt djup Hydraulmotorn driver
samtliga friktionshjul som alla aumlr staumlllbara och placerade i zick-zack saring att en
varierande staringngdiameter icke kan skada borrstaringngen genom onormalt valsshy
tryck Denna domkraft aumlr placerad laumlngst fram paring dragstaringngen till en enaxlig
slaumlpvagn som kan kopplas till en vanlig jordbruks- eller skogstraktor foumlrsedd
med naringgon form av stoumlrthytt
~ N
s 11 i
a) Trycksondering
om~ oo 00100 1m mm oo mm 1m 1m 1
o--
151--
221-+-1+-H--t-H-l -middot+--++++-+--middot-
~-1J++i-l++++t+middotmiddotfi-+H
Static penetrometer sounding b) Viktsondering
Weight sounding c) Hej arsondering
Dynamic sounding
Fig 5 a-c Exempel paring olika diagram som kommer att kunna uppritas av geodataplottern
Examples showing diff erent diagrams which will be recorded by the geodata plotter
--
1-1 Ni 0
ltI
+ prrk~ 10deg 20deg 30deg
tmiddot-tmiddotmiddotmiddotjmiddotmiddotl--1middot-I
i-1-t - -1--
4 -t-t-t---t--7-JH t-middot-~-t-l- l- -l-middotlmiddot-J--1-l-+ +-1--1~-1-
5 i--+--1-4-+-+--t- 1--+~1- +-+ -1
6-- 1middot---- 1-t-
H-t
H-r-1+
9---l--+--4-+- H-+t--101--1--t- lmiddot-+-1-1
ll-1---1-
12
d) Jord-bergsondering Soil- and rock sounding
e) Vingborrning Vane boring
f) Inklinometermaumltning Inclinometer measuring
Fig 5 d-f Exempel paring olika diagram som kommer att kunna upp ritas av geodataplotten1
Examples showing different diagrams which will be recorded by the geodata plotter
+-
t7-t--
I- NI I-
122
Fig 6 Hydrauldriven valsdomkraft
Hydraulic driven rolling jack
123
En saringdan slaumlpvagnsenhet visas i fig 7 daumlr all utrustning foumlr en trycksondering
finns och befinner sig under neddrivning Garingngen foumlr ett borrharingls utfoumlrande blir
daring foumllj ande
Operatoumlren koumlr traktorn saring att maumltspetsen kommer rakt oumlver den plats daumlr
sonderingen skall ske Han garingr sedan oumlver till slaumlpvagnen och lyfter med hjaumllp
av markstoumldens domkrafter slaumlpvagnen saring houmlgt att lasten vilar uteslutande paring
stoumlden och saring att slaumlpvagnens golv aumlr horisontellt Daumlrefter goumlr han fast stagshy
kaumlttingarna i traktorns stoumlrthytt och driver upp den fraumlmre domkraften saring att
stagkaumlttingarna spaumlnns och att trycket paring de bakre stoumlden blir praktiskt taget
noll Ett stelt system har daumlrvid erharingllits som aumlr tillraumlckligt stumt och tungt
foumlr att kunna anvaumlndas som motharingll vid sjaumllva nedtryclmingen Denna sker nu
med hjaumllp av friktions domkraften och med 11flygande II skarvning Trycket mot
spetsen och friktionen mot spetsens sidor foumlrs som elektriska impulser genom
kabeln till instrumentet som ger dels en bild av foumlrloppet paring protokollet dels
stansning av en haringl remsa med vars hjaumllp erharingllna maumltdata kan utvaumlrderas i en
foumlr aumlndamaringlet programmerad datamaskin Naumlr sonderingen aumlr faumlrdig sker
uppdragning genom att rotationsriktningen vaumlnds paring hydraulmotorn och avskarvshy
ningen sker enligt den flygande principen
Hela denna slaumlpvagn kan byggas in och foumlrses med lyse och uppvaumlrmning och
kan paring saring saumltt bli en praktisk och attraktiv arbetsplats
Utvecklingsarbete aumlr igaringng aumlven foumlr den oumlvriga delen av firmans utrustningar
saring att samtliga svenska borrmetoder och laboratorieundersoumlkningar kan drivas
av en man och resultatet kan registreras i ovan beskrivna instrument foumlr vidare
behandling i datamaskin och lagring i databank
Summary
BORROS AB is specialist in geotechnical equipment which is for the main part
used in the Northern countries of Europe During about ten years the Company
has carried on research and production of the equipment shown in the figures
of the article
This progress has resulted that the Company now can offer a penetrometer
equipment where the pressure on the measuring rod is transferred as electric
124
le-
i ~~ltMt
I
~1c_TION -rBo-Rlii_O_E_U_lteTR-JC-AL_PE_N_E1C_Ro_N_ET-Elgt-=l-c=-~-=--=---=----_~
7r-i o~-_ f
OIAGIMN I-~~= -N-G-EN-JOuml-RS-FI-RM-AN_B_OR-RO_S_1_B t-------1
~-~ bullbull ~ -----~ - bullbull middot~ 1o7Z 1lJJ(
Fig 7 Borras el-trycksonderingsutrustning monterad paring slaumlpvagn
Borras electrical penetrometer equipment Trailer arrangeshyments
A Enaxlig slaumlpvagn att kopplas till traktor eller jeep Den elektriska utrustningen foumlr sondering aumlr monterad paring slaumlpvagnen Nedpressshyningskraft 4 ton utan foumlrankring
B Traktor eller jeep
C Justerbar kedja vilken foumlrenar s] aumlpvagn och traktor till ett stelt system under neddrivningen (Kedjan faringr ej vara ansluten under transport)
D Domkraft avsedd foumlr att spaumlnna kedjan C
E Tvaring domkrafter avsedda foumlr fixering av slaumlpvagnen i horisontellt laumlge
F El-trycksonden under neddrivning
G Anordning foumlr kontinuerlig neddrivning och uppdragning av sonden
H Plats foumlr sondstaumlnger
I Sjaumllvregistrerande instrument
K Kabel mellan sond och instrument
L Manoumlverpanel foumlr neddrivning och uppdragning samt foumlr domkrafter
M Hydraulaggregat foumlr G och domkrafterna
125
A Single axle trailer for towing after a tractor or jeep All equipment for el-penetration test is mounted on the trailer and penetration can be made up to a pressure force of 4 tons without any anchoring
B Tractor or jeep
C Adjustable chain which links the trailer and tractor to a fixed system of non-bending when operating with the penetrometer (The chain must be disconnected during transport)
D Hydraulic jack to stress the chain C
E Two hydraulic jacks to fix the trailer in a horizontal position
F El-penetrometer ltluring operation
G Push- and pull devices for continuous driving of penetrometer
H Place for sounding rods
I Self-recording instrument
K Cable from probe to instrument
L Operating panel for push- and pull devices and for hydraulic jacks
M Hydraulic unit for G and the jacks
impulses through a wire conductecl within the drill rod to a specially designed
recorder which on a diagram paper can register pressures between O 025 -
1000 kpcm2
Borros is also developing a special instrument called GEODATAshy
PLOTTER which besides what is related above can transfer all necessary data
from a field work to a 8-holes tape perforator in the field or via MODEMshy
equipment connected to the telephone net can transfer field work data directly
to a data central This latter equipment can even be used for recording when
performing penetration tests with other types of equipment existing in the
Nordic countries
127
NILCONS NYA GEOTEKNISKA FAumlLTUTRUSTNING Teknologie licentiat Sven Nilsson Nilcon AB
Maringlsaumlttningen foumlr utvecklingen av Nilcons nya geotekniska borrutrustning har
varit att denna ensam skall kunna klara huvuddelen av erforderliga faumlltarbeten
paring ett vetenskapligt riktigt effektivt och ekonomiskt saumltt Utrustningen har
byggts upp kring en trycksonderingsmetod som gjort det moumljligt att aumlven utshy
foumlra exempelvis provtagning vingborrning roumlrdrivning haringl tagning och rotashy
tionsborrning
En icke ovaumlsentlig del av utvecklingsarbetet har varit att framtaga ett laumlmpligt
fordon utformat foumlr sitt speciella geotekniska aumlndamaringl Daumlrigenom har man
kunnat inte endast rationalisera faumlltarbetet utan aumlven skapa baumlttre foumlrutsaumlttshy
ningar foumlr noggrannare tillfoumlrlitligare och effektivare provningar Utveckshy
lingsarbetet har skett i samarbete med ingenj oumlrsfirman Jacobson amp Widmark
Borrfordon
Fordonet har gjorts handdrivet foumlr att erharinglla maximal framkomlighet Denna
vagn eller raumlttare sagt handdrivna arbetsplattform aumlr foumlrsedd med tre
hydrauliska stoumldben med vilka plattformen snabbt kan instaumlllas horisontellt
oumlver borrharinglet (fig 1) Paring plattformen finns foumlrutom borrutrustningen allt
erforderligt borrmaterial samt hj 1ilpmedel saringsom el varmvatten arbetsbaumlnk
diskho m m I oumlvrigt gaumlller foumllj ande data foumlr bandvagnen
Bredd ca 20 m
Laumlngd ca 35 m
Vikt ca 3500 kg
Markfrigaringng 035 m
Hastighet 0 - 10 kmh
Vaumlndradie ca 1 m
Marktryck ca O 15 kpem 2
Vagnen aumlr foumlrsedd med dragkrok och har en dragkraft paring ca 4 ton
128
Fig 1 Banddrivet fordon med plattform foumlr borrutrustning
Tracked vehicle with working platform and boring equipment
129
Trycksonderingsutrustning
Den nya trycksonderingsutrustningen aumlr en vidareutveckling av Nilcons tidigare
trycksond med kontinuerlig registcering Utvecklingen bestaringr i huvudsak i att
maumlt- och registreringsmetoden foumlrfinats samt att kapaciteten oumlkats Dessutom
har sondutrustningen saringsom tidigare naumlmnts utformats saring att man paring ett
effektivt saumltt kan utfoumlra andra vanliga faumlltarbeten
Maumltning av spetsmotstaringndet
Foumlr maumltning av spetsmotstaringndet har vi valt samma metod som vid SGIs autoshy
matsond (trycksond) dvs staringngen vrids ner i marken i en bestaumlmd stigning
Daumlrvid maumlts baringde den totala vertikala neddrivningskraften och den horisontella
komposanten av mantelfriktionen (fig 2) I instrumentet har inbyggts en autoshy
matik som automatiskt subtraherar mantelfriktionen fraringn den totala neddrivshy
ningskraften varvid spetsmotstaringndet direkt registreras Till skillnad fraringn SGIs
automatsond har stigningen paring mar1telns skruvroumlrelse gjorts mycket mindre
naumlrmare bestaumlmt 197deg foumlr s6 335 mm borrstaringng Foumlrdelen med ~etta aumlr att
man minskar mantelfriktionens vertikala komposant och oumlkar den horisontella
Daumlrigenom blir den vertikala mantelfriktionens komposant i foumlrharingllande till den
totala neddrivningskraften mindre Paring detta saumltt erharinglls en avsevaumlrt baumlttre maumltshy
noggrannhet Det medfoumlr ocksaring att en stoumlrre del av neddrivningskraften garingr till
spetsen
Foumlr att detta maumltsystem skall fungera maringste man ha en noggrant fixerad skruvshy
roumlrelse Detta har kunnat erharingllas genom att den vertikala matningen sker
medelst 2 kulskruvar som mekaniskt har kopplats ihop med rotationen Matshy
ningen med kulskruvar har ocksaring valts foumlr att erharinglla en jaumlmn och deformashy
tionsstyrd neddrivning Foumlr automatsonden gaumlller i oumlvrigt foumlljande data
Maximal upp- och neddrivningskraft
Drivhastighft
Maximalt vridmoment
Rotationshastighet
Genomgaringngen i vaumlxellaringdan
14 ton
O - 6 mmin
75 kpm
0 - 200 rmin
s6 105 mm
Rotationsdelen kan kompletteras saring att ett maximalt vridmoment av 175 kpm och
en rotationshastighet av upp till 8 00 r min erharinglls
130
s
Fig 2 Principfigur Sondstaringngen drivs ner i en laringst skruvshyroumlrelse med en bestaumlmd stigning av 19 7deg Den horisontella komponenten FH och den vertikala S + Fv maumlts Paring instrumentet registreras automashytiskt spetsmotstaringndet S Mantelfriktionen FH kan ocksaring maumltas
Principle diagram The boring rod is driven down in a locked screw motion with a rise of 19 7deg The horizontal component FH and the vertical S + Fv will be measured On the instrument the point reshysistance S is automatically recorded The skin fricshytion component F H can also be measured
131
Saringsom standard anvaumlnds en haringlad borrstaringng med ytterdiametern i 33 5 och
innerdiametern i 15 mm Andra staringngdimensioner kan anvaumlndas varvid endast
en mindre omstaumlllning av instrumentet behoumlver utfoumlras
Maumltsystemet aumlr mekaniskt med en rak fjaumlder som kraftgivare Instrumentet
registrerar upp till 3 000 kp vertikalkraft och 75 kpm (alt 175 kpm) vridmoshy
ment Registreringsbredden paring papperet aumlr 100 mm och olika kaumlnslighet kan
instaumlllas fraringn 500 kp till 3 000 kp foumlr fullt utslag
Denna borrutrustning kan anvaumlndai foumlr ett flertal andra faumlltarbeten saringsom
1 Vingborrning Utrustningen kan direkt anvaumlndas foumlr vingborrning varvid
registrering kan ske med trycksondinstrumentet Man erharingller daring en ortoshy
gonal registrering Vridmomentkapaciteten aumlr 75 kpm (alt 175 kpm) vilket
aumlr mycket houmlgre aumln foumlr Nilcons tidigare manuella vingborr vars vridmoshy
mentkapacitet aumlr 12 kpm
2 Provtagning med St I Genom att anvaumlnda haringlade staumlnger kan den vanliga
provtagaren St I anvaumlndas endast med komplettering med ett mellanstycke
3 Skruvprovtagning och haringltagni~ med skruv upp till 300 mm diameter
Oumlnskad skruvstigning kan instaumlllas hydrauliskt
4 Upp- och neddrivning av olika borrstaumlnger upp till 100 mm diameter
5 Rotationsborrning Rotations- och drivhastighet kan instaumlllas var foumlr sig
och mycket noggrant Kulskruvmatningen medfoumlr en mycket jaumlmn nedmatshy
ning som aumlr oumlnskvaumlrd vid exempelvis diamantborrning
6 Hydraulisk bergborrning Utrustningen aumlr foumlrsedd med tvaring separata hydshy
rauliska pumpar som moumljliggoumlr direkt anslutning till en hydraulisk slagshy
maskin
Trycksondspetsens utformning
Eftersom sondering sker i okaumlnda och mycket varierande jordlager och under
varierande foumlrharingllanden aumlr det naturligt att det uppstaringr problem att ta fram en
utrustning och i varingrt fall en laumlmplig spets som kan taumlcka in huvuddelen av
erforderlig sondering i enlighet med den inledningsvis naumlmnda maringlsaumlttningen
132
I detta syfte har naringgra olika utfoumlranden paring spetsar provats Det enklaste utfoumlran -det (fig 3) aumlr en 10 cm2 spets med 60deg kon i enlighet med ASTMs foumlrslag till standard Spetsen kan antingen rotera med staringngen eller frikopplas fraringn rotation Ovanfoumlr spetsen har borrstaringngen foumlrsetts med en 250 cm2 mantel som vid nedshydrivning foumlljer med borrstaringngens roumlrelse men som kan frigoumlras foumlr maumltning av den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen Denna maumltning sker intermittent vid oumlnskat tillfaumllle
Ett av problemen med trycksondering i loumlsa och sensitiva leror aumlr att saringvaumll spetsmotstaringnd som mantelfriktion blir mycket smaring Vid exempelvis en skjuvshyharingllfasthet paring 1 - 2 Mpm
2 blir det totala spetsmotstaringndet omkring 10 - 20 kp
Detta aumlr vaumll litet om en tillraumlcklig noggrannhet skall kunna erharingllas foumlr anvaumlndshyning av spetsmotstaringndets vaumlrde vid utvaumlrdering av lerornas skjuvharingllfasthet Daumlrfoumlr har vi ocksaring arbetat med en stoumlrre spets paring 50 cm2 se fig 4 En saring stor spets minskar dock kraftigt sonderingsutrustningens moumljlighet att traumlnga igenom haringrdare lager Vi har daumlrfoumlr provat en spetskonstruktion daumlr den stora 50 cm2 spetsen kan frikopplas vid de haringrdare lagren varefter borrningen kan fortsaumlttas med 10 cm2 spetsen
En annan svaringrighet med trycksonderingen aumlr att man foumlr att kunna trycka igenom de haringrdaste lagren behoumlver en mycket houmlg tryckkraft paring upp till ca 1000 kpcm
2
Huvuddelen av de haringrda lagren synes man dock kunna trycka igenom redan vid ca 300 kpcm2 Detta motsvarar den kapacitet som utrustningen har utan att borrvagnen behoumlver foumlrankras Foumlr lager med ett stoumlrre spetsmotstaringnd aumln 300 kpcm2 aumlr man i foumlrsta hand intresserad av lagrets tjocklek och kanske inte saring mycket av spetsmotstaringndets exakta storlek Foumlr att i saringdana lager kunna fortsaumltta borrningen naumlr trycksondens maximala kapacitet uppnarings kan man oumlvershygaring till rotationsborrning Foumlr detta aumlndamaringl har anvaumlnts en fast spets som aumlr foumlrsedd med tre haringrdmetallkammar anbringade runt spetsen i samma stigning som skruvroumlrelsen vid trycksondering (fig 5) Naumlr den erforderliga drivkraften blir houmlgre aumln ca 3000 kp kan borrningen fortsaumltta genom att rotationshastigheten oumlkas i foumlrharingllande till neddrivningen Daumlrvid kommer kammarna att ge spetsen en god borreffekt och de haringrda lagren kan penetreras Under denna rotationsshyborrning registreras spetsmotstaringndet och sjunkningen som kan vara av vaumlrde vid utvaumlrdering av jordlagrens egenskaper Aumlven den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen kan maumltas Efter genomgaringngen av de haringrda lagren kan man direkt aringtergaring till ren trycksondering Vi tror att denna spetsutformning i kom-
Fig 3
133
A = 250an2
Standardspets Spetsarea 10 cm2bull Ovanfoumlr spetsen
foumlrsedd med friktionsmantel med 250 cm2 area Mantelfriktionen kan maumltas intermittent
Standard point Point area 10 cm2
bull Friction sleeve above the point of 250 cm2 The skin friction can be intermittently measured
134
I I
I I
I I
I I middotllt-t1
Y I I I
A= 50cm2
Fig 4 I mycket loumlsa lager anvaumlnds en stoumlrre spets med 50 cm2
area Naumlr haringrdare lager narings frikopplas den stoumlrre spetshysen och borrningen kan fullfoumllj as med den mindre spetsen (10 cm2)
2 In very loose layers a larger point of 50 cm can be used When reaching harder layers this point can be disengaged and the boring can be continued with a 10 cm2 point
135
SNITT A-A
Fig 5 Foumlr att oumlka nedtraumlngningsfoumlrmaringgan har spetsen foumlrsetts med haringrdmetallkammar placerade med samma stigning som skruvroumlrelsen I haringrda lager kan rotationsborrning tillgripas varvid kammarna ger god borreffekt
For increasing the penetration capability the point has been equipped with hard metal ridges located in the screw motion direction In hard layers one can change over to rotation boring The ridges then provide a good boring effect
136
bination med en frikopplingsbar 50 cm2 spets aumlr en mycket god loumlsning Daumlrshymed kan man taumlcka in ett mycket brett register fraringn de loumlsaste leror till de haringrdaste jordlager utan att i naringgon stoumlrre utstraumlckning goumlra avkall paring de vetenshyskapliga oumlnskemaringlen eller fraringn den foumlreslagna ASTM-standarden Den enda skillnad som erharinglls med en fast spets med kammar aumlr att huvuddelen av manshytelfriktionen runt spetsen ej kommer med i spetsmotstaringndet Man faringr daumlrigenom ett mer renodlat spetsmotstaringnd vilket maringhaumlnda kan vara av stort vaumlrde
Summary
The equipment consists of a tracked vehicle (working platform) on which an automatic prober is mounted (Fig 1) Vehicle as well as the boring equipment are hydraulically driven
The vehicle is constructed for driving in very difficult terrain while carrying necessary equipment The vehicle weights 3500 kg with a ground-pressure of 015 kpcm2 Width = 2 m length = 35 m
The automatic prober can perform the following
Penetrometer tests Mechanical measuring and continuous recording of point resistance and skin friction above the point The boring rod is rotated downshywards with a screwing motion and the instrument records the point resistance (Figs 2 - 5) The method is adapted to the proposed ASTM standard Point resistance up to 3000 kp can be measured at various scale readings
Vane testing Recording of undisturbed shear strength and sensitivity Torque capacity 75 kpm alt 175 kpm
Sampling Piston sampling with for instance St I Auger sampling with max diameter 300 mm
Rotating probing Diamond bo ring
Max driving force 14 ton
Max torque 75 kpm alt 175 kpm
Max rotation speed 200 rm alt 800 rm
137
GEOTECHS AKUSTISKA PENETROMETER
Civilingenjoumlr Per Jonell Geotech AB
Foumlr att foumlrenkla utfoumlrandet av trycksondering har en ny typ av trycksond-maumltshy
spets konstruerats Trycksonden maumlter spetskraften och friktionen kontinuershy
ligt Spetsens area aumlr 10 cm2 och friktionshylsans yta 200 cm2 Friktionshylshy
san aumlr placerad omedelbart ovanfoumlr maumltspetsen som har en konvinkel paring 60deg
De uppmaumltta krafterna fraringn spets och friktionshylsa saumlnds upp till markytan
som akustiska signaler i staringlstaumlngerna Foumlr sjaumllva kraftmaumltningen anvaumlnds
maumltare av typ svaumlngande straumlng Inga elektriska kablar ned till maumltsonden
behoumlvs Detta foumlrenklar i houmlg grad faumlltarbetet och goumlr trycksonderingen mycket
snabbare aumln vid de elektriska trycksonder daumlr man aumlr tvungen att trauml kablar
genom roumlr
Maumltsonden har en diameter av 35 5 mm och en laumlngd av 1 200 mm (Se fig 1)
Den laddas med 5 smaring transistorbatterier Dessa raumlcker foumlr ungefaumlr 10 timmars
arbete
Maumltsonden trycks ned i marken medelst paringskruvade staringlstaumlnger exempelvis med
diameter 25 mm Om man saring oumlnskar kan groumlvre staumlnger anvaumlndas De akusshy
tiska signalerna fraringn maumltsonden aumlr saring kraftiga att man i det nuvarande utfoumlrandet
utan svaringrighet kan trycksondera ned till 50 m djup
Maumltutrustningen har 4 maumltomraringden foumlr spetskraft 0 - 2000 kp 0 - 1000 kp
0 - 500 kp 0 - 250 kp
I sitt nuvarande utfoumlrande kan trycksonden utfoumlras foumlr en max spetskraft av
5 ton Vid friktionsmaumltningen har man 4 maumltomraringden till foumlrfogande 0 - 400 kp
0 - 200 kp 0 - 100 kp 0 - 50 kp
Friktionsarean aumlr som foumlrut naumlmnts 200 cm2
E E
0
sect 0 u
138
Sondstaringng ltJ 25mm
Ljudsaumlndare
Batterirum 5st batterier ltJ 25mm laumlngd 49mm
Elektronik
Kraftmaumltare
Friktionshylsa 200cm2 yta
Spets med vinkel 60deg
_ ~ 355 mm
Fig 1 Maumltsond
Measure probe
E
0
2
3
4
a 5
0 6
7
8
9
10
- gt r l
-(_
0 2 4 6 8 10
Spetskraft MPa
139
i
V
(
- -r-~ -
0 2 3 4 5
Friktion N cm2
Fig 2 Diagram uppritade av 2-kanalskrivare
Diagrams drawn by a 2-canal recorder
Fig 3 Borrutrustning monterad paringen handvagn
The boring equipment mounted on a tracked vehicle
140
De akustiska maumltsignalerna fraringn trycksonden spetskraft och friktion uppfaringngas
vid markytan av en mikrofon och leds via en elektronikenhet till en 2-kanalig
skrivare daumlr spetskraft och friktion registreras Skrivarens pappersframmatshy
ning styrs av sondens nedtryckning saring att tvaring kontinuerliga kurvor i avseende
paring djupet erharinglls Vanligen motsvarar 10 mm pappersframmatning en nedtryckshy
ning av 1 m Skrivaren aumlr saring utformad att den automatiskt registrerar vilket
maumltomraringde som anvaumlnds foumlr spetskraft- resp friktionsmaumltning
Utrustningen kan anvaumlndas i samband med olika typer av nedtryckningsanordshy
ningar Den aumlr saring enkel att skoumlta att den kan anvaumlndas kommersiellt vid tryckshy
sonderingar
Vid en saringdan sondering gjordes vid ett tillfaumllle 130 haringl med djup av 3 - 12 m
under en tid av 4 dagar
Fig 2 visar naringgra kurvor i naturlig skala uppritade av utrustningens 2-kanalshy
skrivare
I fig 3 visas utrustningen monterad paring en bandvagn typ Geotech
DISKUSSIONER
143
FELTKOMPRESSOMETER OG TRYKKSONDERING FOR BESTEMMELSE AV STYRKEPARAMETRE
N Janbu amp K Senneset Univ i Trondheim NTH (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
Innledning
Ved varingrt institutt er det i de siste 5-6 aringr utviklet og pri6vd et utstyr for in situ
maringling av jordarters setningsegenskaper feltkompressometeret Dette er i
prinsippet en belastningsplate som gir forholdet last-setning og tid-setning for
hvert lasttrinn
Kompressometeret kan ogsaring anvendes til aring fremskaffe brudd i jordarten det
plasseres i Dersom man samtidigt kan utvikle gode teoretiske li6sninger for
bruddproblemet saring kan disse li6sninger brukes til aring bestemme styrkeparashy
metrene Feltkompressometret videreutvikles hos oss med dette for i6ye
Fra skruplate til trykksonderingsspiss er det et relativt lite sprang i dimensjon
Fordelene ved trykksondering i denne sammenheng er mindre kraftbehov ved
bruddbelastning og en enklere nedf~ring
Den vesentligste forskjell er at skruplaten blir trinnvis belastet opp mot brudd
mens man ved trykksondering utvikler brudd ved kontinuerlig nedpressing med
en valgt hastighet
Den statiske situasjon er derfor enklere aring kontrollere ved skruplaten men dershy
som man innbygger statiske pri6vebelastninger ved trykksonderingen kan man
muligens oppnaring det samme
Teoretisk bakgrunn
Fig l vi ser i prinsipp grunnlaget for den teoretiske behandling av problemet
9sf
144
T
c 9o=----
9 I
ltP
r 1111 Po
ltI- 0 I o -tgtl I
Fig 1 Prinsippskisser
Key sketches
9sf -------~------gt-
Cj s f
9sf==Nqfmiddot Po+ (Nqf-1) middot90
9s fo == ( Nqf - l ) middot 9o
9 t bull bull~ ~ I C I== s 0 I 8 y ()
N9f- l
hvor tgltP finnes av Fig3
P01
naringr N 0 f er bestemt I
Fig 2 Lisning av styrkeparametre ut fra bruddbelastningsdiagram
Determination of strength parametres c and tan tp from point resistance q f versus effective overburden p
S 0
(J
145
Skissen til venstre i figuren viser en spiss belastet til bruddspenning qsf i et nivaring med effektivt overlagringstrykk p 1
bull I spenningsdiagrammet til hfl)yre er 0
disse verdier avmerket
Av diagrammet kan en ut fra likedannede trekanter utlede ffl)lgende relasjon
(1)
der Nqf = brereevnef aktor ved brudd
Fig 2 viser hvordan forsfl)ksresultatene fremstilles Spissmotstanden (bruddshybelastningen) avbildes i forhold til effektivt overlagringstrykk
I homogene avsetninger vil en kunne finne et tilnrermet rettlinjet forhold gjennom hele profilet Er det lagdeling vil en ofte finne karakteristiske helninger paring linjene for de forskjellige lag Disse betraktes ff6lgelig separat for aring finne de tilhirende styrkeparametre Fig 2 vi ser at helningen paring linjen definerer brereevnefaktor
N f Ut fra avskjreringen q f langs horisontalaksen kan man bestemme c som q S 0 vist i figuren
Den teoretiske sammenhengen mellom Nqf og tg lj)1 er vist i fig 3 som er
resultatet av den senere tids studier av hvordan jorden under spissen plastifishyseres ved lise og faste friksj onsmasser I denne fremstilling inngaringr Prandtls lisning som den heltrulme linje
Med henvisning til fig 2 og fig 3 faringes filgende prosedyre ved bestemmelse av styrkeparametrene
(a) Ta ut Nqf Av diagram fig ~l finnes tg lj) 1bull Forelfl)big benyttes Prandtl
for midlere lagring
(b) Avles eventuell nullskjrering q f S 0
Beregn tilhf6rende c av formelen
qSfo bull tg4) I
Nqf - 1 c = (2)
I et friksjonsmateriale som sand vil en vanligvis si at kohesjonsleddet er lik null Isaringfall finnes bruddbelastningen av ffl)lgende enkle relasj on
q f = N f middot p dvs q c O S q O 0
146
500
1 00 ==~_-_middot+middotI-_--++--middot=__
50
0 20
- -2
lt1gt C gt lt1gt lt1gt __
8 (0
i
2+--~-+---+----j qst +qo =Nqt(Po +qo)
i qo = l~p
Fast lagring
Prandtl3=0
Loumls lagring
1-+---+-----+-+----+-~~---~~ 0 02 04 06 08 10
Friksjon tgf-
Fig 3 Nqf - tgfgt
Bearing capacity factor N f versus friction tan tp q
147
Ikke desto mindre opptrer det ofte en tilsynelatende kohesjon ogsaring i det en er
vant til aring betrakte som kohesjonslise materialer I slike tilfeller betraktes
c = 11oppf11gtrselsparameter (tilsynelatende kohesjon)
I fig 4 er det vist noen eksempler fra civ ing dr Eresunds forsf6k ved
Chalmers tekniska higskola Giigtteborg (1972) hvorav det fremgaringr at selv i
sandig grus har en tilsynelatende kohesjon c gt O
Eksempler
Det henvises til fig 4 Venstre diagram viser Eresunds trykksonderingsshy
resultater Det kan med god tilnrermelse legges en rett linje gjennom de avshy
satte punkter baringde for fuktig og mettet grus
Den hiyre del av fig 4 viser belastningsfors)k i samme grus med dynamisk
og statisk forbelastning og et forsik uten forbelastning
Ved aring filge prosedyren gitt i forrige avsnitt faringr en fs6lgende styrkeparametre
A _ Trykksonderh1g_
(a) Nqf = 45
tgl) 1 = o 77 tp = 37 6deg (Prandtl)
2 (b) qsfo = 1 MNm
c = 17 5 kNm2
BO_ Belastning3fors)k 1 t~s belastning
(a) Nqf = 35
tg lj) = 0 77 (midt i ls6st omraringde)
(gt1 = 37 6deg
2 (b) q f = 26 MNm so 2
c = 59 kNm
0
0 I
50 I
~ 100 I I 0
Q_
_ ~
f 150 V
0) C 0)
0 copy gt
O 200
o) b)
9sf MNm2
9sf MNm 2
5 10 0 5 10 15
I I tgt- 0 I
j V Dynom isk forbelostel
_ Statisk forbelastct fJ I I 50 I
o I ~micro i 100 ~ I I -
0 (l_ ~ ~
c 150 c=o _A V
0) C I- teomiddotet isk 0) 0 I- I copy gt
0 200 0 Fuktig grus 0 6 tJ Fuktig grus
e M2ttet grus bull t li Mettel grus
Fig 4 To eksempler fra Eresund (1972) (a) Trykksondering (b) Belastningsfors9gtk
Two examples from Eresund (1972) (a) Penetration tests (b) Plate loading tests
I- i 00
149
Bl_ Belastningsforsilk statisk forbelastn~ng_
(a) N = 60 qf tg f) 1 = 083
I 7
o fgt = 39
2 (b) q f = 23 MNm so 2 c = 32 kNm
(Prandtl)
B2 _ Belastni~sforsilkz_dynamisk forbelastni~
(a) Nqf = 52
tg l) 1 = 080 I 38 6deg -igt =
(b) q f = 5 MNm2
so 2 c = 78 5 kNm
Sluttkommentar
(Prandtl)
Varingrt institutt vil fortsette denne forskningen som er innledet Vi vil utvikle
varingrt kompressometer med tanke paring aring verifisere sammenhengen mellom brereevne
(brudd) og styrkeparametre Vi er ogsaring sterkt interessert i aring undersike trykkshy
sonderingsresultater med tanke paring aring finne den samme relasjon
Summary
This short paper discusses the possibilities of obtaining shear strength parashy
meters from in situ measurements by field compressometers and penetration
instruments An important part of the investigations ahead of us will be centred
around
(1) improved interpretation procedures
(2) better field testing technique and
(3) revised instrumentation to correspond as closely as possible to the basic concepts of the interpretation theory
150
Litteratur
ERESUND S 1972 Saumlttningar hos cirkulaumlra stela fundament paring friktionsjord
Inverkan av dynamisk foumlrbelastning Doktorsavh CTH Goumlteborg
JANBU N 1972 NGM-72 Kriterier for valg av analytiske redskaper i anshy
vendt geoteknikk
151
oumlvriga diskussionsinlaumlgg
Erik Sandegren
Jag aumlr helt oumlverens med Hans bo om att trycksondering kan bli en metod som
raumltt utvecklad och marknadsfoumlrd kan ge mer omfattande och noggrannare inforshy
mation aumln nu anvaumlnda metoder Vad jag anmaumlrker paring aumlr att man nu paring en del haringll
anvaumlnder trycksonden paring ett saringdant saumltt att det skadar metoden I dagens laumlge aumlr
den icke 4rnlibrerad paring ett saringdant saumltt att den kan anvaumlndas som en universalshy
metod och faring har foumlrmaringgan att tolka resultaten tillfredsstaumlllande ofta daumlrfoumlr
att faumlltarbetet varit undermaringligt I dag aumlr den ett utmaumlrkt alternativ endast och
om en fullt kunnig faumlltgeotekniker anvaumlnder den och den geotekniske konsulten
har stor vana vid tolkning av resultaten
Det aumlr vidare enligt min mening inte fair play att vid en jaumlmfoumlrelse mellan
olika metoder framharinglla att viktsondering icke garingr att utfoumlra om man foumlrst
maringste traumlnga igenom ett maumlktigare fast lager Det visar bara att foumlredragsshy
haringllaren ehuru specialist paring trycksond icke aumlr medveten om vad en vildsond
i praktiken raumltt skoumltt kan aringstadkomma Det aumlr helt enkelt saring att baringda dessa
metoder maringste skoumltas med stor omsorg paring raumltt saumltt
Fig 5 visar ett exempel paring en vaumll utfoumlrd vildsondering som helt vederlaumlgger
Hansbos uppgift Det aumlr aumlven anmaumlrkningsvaumlrt hur bra en enkel sticksondering
kan ge vaumlrdefulla uppgifter I dagens laumlge foumlrutsaumltts att enaumlr man i allmaumlnhet
foumlr naumlrvarande har baumlttre kaumlnnedom om utvaumlrdering av viktsonderingsresultat
trycksonderingen 4ltalibreras 11 genom ett raumltt avvaumlgt antal viktsonderingar
Detta hade icke varit noumldvaumlndigt om trycksonden marknadsfoumlrts paring ett konsushy
mentvaumlnligt saumltt fraringn boumlrjan och paring ett noumljaktigt saumltt kalibrerats Om trycksonshy
den faringr utvecklas paring raumltt saumltt kommer det icke heller att varken bli noumldvaumlndigt
eller vara riktigt i framtiden
Sven Hansbo
Det aumlr i princip fel att kalibrera trycksondering med viktsondering som ju aumlr
en saumlmre metod
Erik Sandegren
Det aumlr inte fraringgan om kalibrering i egentlig bemaumlrkelse utan en jaumlmfoumlrelse med
en metod som man har personlig erfarenhet av
~deg
~-
J0o fO
t
) Vi
O 31)20 10
hv2ocm (4-91middot71
35+4-34
lU I I I
~ lt ~ ~1 ~ I ~ ~ ~ 0
) Sti
s
s
M2ri __ s
~ s f97 s
mr
iJ5o
tr mf
300 ll3 middot71
Ptanritnmg G 160 8 68
-------
I
I I
~ ___L_ -- middot-- ---middot
~1 10
35bull44-3
I
I I
il ~1
0
l ~ ~
_J ~
Fxl(mJ49J1 H50 ring Sten- bull bull UMlou
~1i ~ BandetNynashomnAng~Qisstn-AvSJO I( Torsteinsrud lfAI( h7dsystem 1900 SJ Stracka Tun9~sto Aringtvsjii Godhnd Q ~
Banlangdmatning fraringn NynOshomn ~- ou S~
Forklaring till beteckningar se
ritningar G ~ och H
Rsbk Jordbro Uslr foumlr Kovolrtrur 11 G 60 J 77 fT cen1tni Tvdrsefrtioner f[_S5bulltS4 -lj~Lt+J =------- ---middot--1____J__ I
Jorvaltrnltlge
BANAVDECN l GEOTEKNISKA KONTORET
Fig 5 Resultat fraringn vikt- och sticksondering
Results from weight sounding (Vi) and from simple sounding by manual pressing (Sti)
I- cn N)
153
Bengt Broms
Friktionsmantelns placering beror paring maringlsaumlttningen foumlr dess anvaumlndning Vid
placering naumlra spetsen erharinglls i foumlrsta hand indikation paring jordart och jordlagershy
foumlljder Vid placering paring stoumlrre avstaringnd fraringn spetsen blir den uppmaumltta mantelshy
friktionen mer representativ foumlr mantelfriktionen mellan tex jord och paringle
(friktionsparingle)
Bernt J akobson
Vid trycksondering utbildas enligt min uppfattning inga egentliga glidytor runt
spetsen utan jorden pressas undan I loumlst lagrad jord komprimeras jorden
under spetsen vilket torde medfoumlra ett laumlgre sidotryck naumlrmast ovanfoumlr spetshy
sen Motsatsen gaumlller vid fast lagrad jord Det aumlr sannolikt att man kan faring
information om jordens paclmingsgrad genom foumlrsoumlk med dubbla friktionsmantshy
lar den ena placerad naumlra spetsen och den andra paring laumlngre avstaringnd daumlrifraringn
Saringdana foumlrsoumlk borde utfoumlras i forskningssyfte
Som ordfoumlrande i symbol- och beteckningskommitten vaumldjar jag om synpunkter
paring saumlttet att redovisa trycksonderingsresultaten
154
STANDARD FOumlR TRYCKSONDERING
Ulf Bergdahl Orrj e amp Co - Scandiaconsult (foumlrberett diskussionsinlaumlgg)
Under en foumlljd av aringr har sonderingskommitten arbetat med standardisering av
vikt- och hejarsonderingsmetoderna och nu naringtt fram till en standard foumlr saringvaumll
utrustning som utfoumlrande som i moumljlig maringn ger reproducerbara resultat dvs
ger resultat som aumlr naumlra oberoende av vem som utfoumlr undersoumlkningen och med
vems utrustning den goumlrs Trots detta maringste man dock raumlkna med vissa variashy
tioner i sonderingsmotstaringndet som beror av tex foumlrborrningsdjup och vattenshy
foumlrharingllandena i jorden Speciellt i siltiga jordar kan saringdana variationer bli av
betydelse vid val av grundlaumlggningsmetod
Vid standardiseringsarbetet foumlr vikt- och hejarsondering har man gjort den ershy
farenheten att en maumlngd icke paring foumlrhand foumlrutsedda faktorer kan faring stor invershy
kan paring resultaten jfr tex rotationen av sondstaringngen vid hejarsondering Man
kan daring fraringga sig om motsvarande svaringrigheter kommer att uppstaring vid standardishy
seringsarbetet foumlr trycksonden som nu paringboumlrjats
Till skillnad fraringn viktsonden har man foumlr trycksonden moumljlighet att haumlmta en del erfarenheter fraringn utlandet daumlr det dock foumlrekommer flera olika system foumlr tryckshy
sondering med eller utan maumltning av lokal mantelfriktion vid spetsen
De faktorer som kan foumlrvaumlntas ha betydelse foumlr sonderingsresultaten vid tryckshy
sondering aumlr
foumlr spetsen tvaumlrsnittsarea tvaumlrsnittsform spetsvinkel mantellaumlngd utformshy
ning av spetsens avslutning upparingt och spets ytans raringhet
foumlr friktionsmanteln placering laumlngd diameter och raringhet
foumlr staumlngerna diameter rakhet
foumlr utfoumlrandet nedpressningshastighet eventuella avbrott i sonderingen fraringgan
155
om kontinuerlig eller diskontinuerlig drivning rotation av sonden samt metoden
foumlr nedpressning (hydraulisk pressning eller mekanisk skruvmatning)
Foumlr att i viss maringn belysa behovet av en standardisering aumlven paring trycksonderingsshy
omraringdet visas i fig 6 en jaumlmfoumlrelse mellan resultat erharingllna med den vanligen
anvaumlnda Nilconutrustningen samt med Borros utrustning foumlr maumltning av enbart
spetsmotstaringnd Undersoumlkningen har utfoumlrts vid ett nytt bostadsomraringde i
Botkyrka-Alby soumlder om stockholm daumlr jorden bestaringr av varvig lera mjaumlla 0
och mo Jaumlmfoumlrelsen har presenterats foumlr sonderingskommitten av Ake Holgers-
son Kjessler amp Mannerstraringle AB
Foumlr att moumljliggoumlra en direkt jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden har i diagramshy
met fraringn Borros undersoumlkning inritats spetsmotstaringndet som maumltts med Nilcons
utrustning Man finner att spetsmotstaringndet maumltt med Nilconutrustningen naumlstan
genomgaringende aumlr laumlgre aumln det som maumltts med Borros utrustning trots att baringda
spetsarna har 10 cm2 tvaumlrsnittsarea En orsak till skillnaderna kan vara att
man paring Nilconutrustningen har stoumlrre skillnad mellan spetsens tvaumlrmaringtt och
sondstaringngens tvaumlrmaringtt aumln paring Borros utrustning Detta medfoumlr att jorden naumlrshy
mast framfoumlr spetsen laumlttare kan pressas foumlrbi spetsen och spetsmotstaringndet
daumlrigenom blir laumlgre
De observerade skillnaderna spelar normalt inte saring stor roll naumlr man goumlr sonshy
deringar foumlr att bestaumlmma jordens lagerfoumlljd och relativa fasthet Baringda diagramshy
men aumlr ju ur denna synpunkt likvaumlrdiga Emellertid kommer trycksondering att
faring allt stoumlrre betydelse foumlr utvaumlrdering av jordens haringllfasthets- och kompressionsshy
egenskaper varfoumlr man blir beroende inte bara av relativa vaumlrden utan ocksaring av
spetsmotstaringnd och mantelfriktion i absoluta tal Till foumlljd haumlrav aumlr det noumldvaumlndigt
att vi arbetar foumlr en standardisering av trycksonderingen och haumlrvid beaktar de
nordiska och europeiska straumlvanden som paringgaringr i samma riktning
E Il J - 0
0
V I KTSONDERING PROVTAGNING
~ ~11~Pc mi(l ~mj)l(])
fi kPa (oreducerod) 0 10 20 _3) 40
54
~
TRYCKSONDERING ENLIGT SYSTEM NILCON
TRYCKSONDERI N G ENLIGT SYSTEM BORROS OCH SPETSMOTSTAringND ENLIGT SYSTEM NILCON
5 gt--------~t
mlM
~~~ I I I I I MANTELFRIKTION I t==L I I I I I 17 M(l)
I l
v l mjMf VlJj ML ~tiMi u mr1 ~(~[)
j) M
0
5
10f--------lt = I I I I I 10
40 20 hv sek 20cm
020406080 St
0 2 5 6 MPa
1 2 3 4 5 6 1 MFb T0TALM0TSTAringN0 PER YTENHET AV SPETS
15 __ _____________________________________________________ _ 15
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden erharingllna enligt system Borros och Nilcon
Comparison between the point resistances obtained by the Borros and Nilcon systems respectively
1-1 cn 0)
157
Forts diskussioner
Torsten Kallstenius
Naumlr det gaumlller lokalisering av spets manteln har jag den uppfattningen att den
boumlr lokaliseras saring naumlra spetsen som moumljligt och foumllja spetsens roumlrelse De
makrogeotekniska spaumlnnings- och tryckfoumlrharingllandena intill spetsen blir under
alla foumlrharingllanden saring komplicerade att man maringste soumlka direkta korrelationer
mellan maumltta krafter och soumlkta geotekniska egenskaper Dessa korrelationer
kraumlver standardiserade redskap och foumlrfaringssaumltt och anpassning till olika
geologiska foumlrharingllanden
Som teoretisk ansats tycker jag att glidytekalkyler inte laumlmpar sig lika bra som
plasticitetsteori av den typ som anvaumlnds vid pressiometerfoumlrsoumlk Sjaumllv har
jag efter Nadai och Odenstad haft nytta av uttryck av formen
qs
1f
p R
0r
Tf
Gt Tf
Haumlr aumlr
p
R
r
=
=
=
=
43 [ f(St) ln ~ + 1] 3if
~ qs
4 f(St) ln r -Lf R
Gr 2 f(St) -
Lf
specifika spetsmotstimdet
jordens skjuvharingllfasthet vid spetsen
jordens E-modul
den plastiska zonens radie
spetsens radie
avstaringnd fraringn centrum
aumlr ett maringtt paring skjuvharingllfasthetens reduktion after peak och kan saumlttas till O 9
158
Bengt Broms
Man har erharingllit baumlttre korrelation mellan spetsmotstaringnd och deformation aumln
mellan spetsmotstaringnd och jordens inre friktionsvinkel vilket bekraumlftas av
undersoumlkningar utfoumlrda av Buisman
Erik Sandegren
En stoumlrre insats borde goumlras foumlr att foumlrbaumlttra tolkningsmetodiken Det boumlr finshy
nas utrymme foumlr detta i det paringgaringende utvecklingsarbetet saumlrskilt med tanke
paring de stora kostnader som laumlggs ned paring foumlrbaumlttringar av utrustningen
Bengt Broms
Baumlrighetsfaktorn N ~ 15 bygger paring utlaumlndska erfarenheter och gaumlller foumlr C
fu lt 50 kNm2 och laringgsensitiva leror Houmlg sensitivitet ger normalt laringga vaumlr-
den paring baumlrighetsfaktorn N bull Anledningen till att N vid trycksondering aumlr houmlgre C C
aumln vad som uppmaumltts foumlr paringlning (N = 8-10) aumlr troligen att neddrivningshastig-c
heten aumlr stoumlrre vid trycksondering (ger ca 10 oumlkning vid en tiofaldig oumlkning av
penetrationshastigheten) och att spetsmotstaringndet vid trycksondering inkluderar
viss mantelfriktion ovanfoumlr spetsen
Rune Dahlberg
Det boumlr poaumlngteras att enbart sondering saumlllan ger uppgift om jordens materialshy
egenskaper direkt haumlrfoumlr erfordras oftast kalibrering med naringgon mer raffinerad
metod tex med pressometer- eller skruvplattefoumlrsoumlk Eftersom ett pressashy
meterfoumlrsoumlk emellertid aumlr betydligt dyrare att utfoumlra aumln ett sonderingsfoumlrsoumlk
boumlr man anvaumlnda pressometern endast saring mycket att ett lokalt anvaumlndbart samshy
band erharinglls mellan t ex pressometermodul och spetsmotstaringnd vid trycksondeshy
ring saumlg 2 pressometerharingl per 10 st sonderingsharingl Haumlrigenom kan sonderingsshy
foumlrsoumlken ges i det naumlrmaste samma undersoumlkningsvaumlrde som pressometerfoumlrshy
soumlken
Jan Wennerstrand
I finkornigt friktionsmaterial torde man kunna erharinglla saring god korrelation mellan
trycksondens spetsmotstaringnd och jordens kompressionsmodul baumlrighetsfaktorer
samt paringlars spets- och mantelmotstaringnd att trycksondering med maumltspets i de
flesta fall helt kan ersaumltta de dyrare metoderna med pressometer- och skruvshy
plattefoumlrsoumlk
Fig 7
159
0 50 100 150 Kpcnf 0-tc=---t------t-------
0 w 0 Z15
a - 0
27
39
50
I I
I
57 I 2 5 -~iZZZZzmil-rn
Trycksondens och paringlens spetsmotstaringnd Den streckade linjen motsvarar N = 20 q A comparison between the point resistance of the static penetrometer and the pile The dotshyted line corresponds to N = 20 q
160
I
11 I
I 10 1-----i----+----+----+------+-----+----+-l-+middot---i----+--------i
~ 9 1------+-----+----+----1----+-----+----1-----+-----lt11--t---f f C=O75+O0053 -P 312
8 i-----t-----1----i----+----+--ilt_----l----f----+-----+------l
J 71-----+----t----+----+---+---l--+----1-----+-----+---f middot V~ 6 t-----+----t----+- ---1-----middot---+---+-----+----+------
5 t---+------+---1-v---i -l---+--1---J---+-----I
)~~ 41----t----t---+--+--+----t-----+----f----t-----+------l
i 0 )t )t
u 31-----+--------------+---+----+----1----t-----t-----1 i bull c~ o t bull ~ ~00deg4 1
2 ~o -0 l----+--+----_-------+---+-----+----1-----+-----+---f
~ 00 u- -I- 0 Il) -V-__ bull -0 C L a C
c L -0 0 0-1-----------__ __ ___ ___ _ __ __ ___ ___ __ __ ___ _ __ ~
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 )
Spetsmotst6nd P kg bull H3H1s15 -V-15ltH3H1lt30 03Qlt H3 H1
Fig 8 Sambandet mellan lerans odraumlnerade skjuvharingllf asthet bestaumlmd med vingborr och trycksondens spetsmotstaringnd
The correlation between the undrained shear strength of the clay determined by vane barer and the point resistance of the static penetrometer
161
Det specifika mantelmotstaringnd som maumlts med maumltmanteln kan ej anvaumlndas direkt
vid beraumlkning av paringlars mantelmotstaringnd annat aumln foumlr paringlar av staringlbalksprofiler
Mantelmotstaringndet varierar kraftigt med den slagna paringlens volym och mantelshy
motstaringndet foumlr en viss paringltyp och dimension kan lika gaumlrna korreleras med
trycksondens spetsmotstaringnd Mantelmaumltningen aumlr emellertid av vaumlrde foumlr att
kunna saumlrskilja olika jordarter Foumlr att underlaumltta tolkningen boumlr saringledes maumltshy
manteln placeras saring naumlra spetsen som moumljligt
De foumlrsoumlk med instrumenterade roumlrparinglar som utfoumlrts vid Albysjoumln av Paringlshy
kommissionens friktionsparinglgrupp visar god korrelation mellan paringlarnas spetsshy
baumlrfoumlrmaringga och trycksondens spetsmotstaringnd (se fig 7) Paringlarnas spetsbaumlrfoumlrshy
maringga aumlr haumlr drygt haumllften av trycksondens spetsmotstaringnd vilket ej staumlmmer med
de utlaumlndska erfarenheter som refererats av Broms haumlr tidigare I l~st lagrat
friktionsmaterial tex i och intill varingra rullstensaringsar vill jag rekommendera
att man vid dimensionering saumltter paringlens spetsbaumlrfoumlrmaringga till haumllften av uppmaumltt
trycksondmotstaringnd
Sven Nilsson
Olika trycksonderingsutrustningar ger olika resultat En korrelation mellan
spetsmotstaringnd enligt Nilcons trycksond och skjuvharingllfasthet enligt vingborr har
utfoumlrts och presenterats i VBBs publikation Geoteknik se fig 8
Bengt Broms
Det allt stoumlrre intresset foumlr trycksondering i Sverige staumlller ocksaring stoumlrre krav
paring regler och anvisningar foumlr sonderingens utfoumlrande och redovisning Det plashy
nerade internationella sonderingssymposiet i Stockholm 1974 kommer enligt
programmet att behandla standardiseringsfraringgan Vad som presenterats under
denna trycksonderingsdag kommer att utgoumlra ett vaumlrdefullt bidrag i detta samshy
manhang
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT Swedish Geotechnical lnstitute
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER Reprints and preliminary reports
No
Pris kr (Sw ers)
1 Views on the Stability of Clay Slopes J 0sterman 1950 0ut of print
2 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry 1950 raquo
R Soumlderblom
3 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineering Paris 1961 Part I
1 Research on the Texture of Granular Masses T Kalstenius amp W Bergau
2 Relationship between Apparent Angle of Friction with Effective Stresses as Parameters - in Drained and in Consolidated-Undrained Triaxial Tests on Satushyrated Clay Normally-Consolidated Clay S 0denstad
3 Development of two Modern Continuous Sounding Meshythods T Kallstenius
4 In Situ Determination of Horizontal Ground Movements T Kallstenius amp W Bergau
4 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineerlng Paris 1961 Part Il
Suggested lmprovements in the Liquid Limit Test with Reference to Flow Properties of Remoulded Clays R Karlsson
5 0n Cohesive Soils and Their Flow Properties R Karlsson 1963 10 -
6 Erosion Problems from Different Aspects 1964 10 -
1 Unorthodox Thoughts about Filter Criteria W Kjelman
2 Filters as Protection against Erosion P A Hedar
3 Stability of Armour Layer of Uniform Stones in Running Water S Andersson
4 Some Laboratory Experiments on the Dispersion and Erosion of Clay Materials R Soumlderblom
7 Settlement Studies of Clay 1964 10-
1 I nfluence of Lateral Movement in Clay Upon Settleshyments in Some Test Areas J 0sterman amp G Lindskog
2 Consolidation Tests on Clay Subjected to Freezing and Thawing J G Stuart
8 Studies on the Properties and Formation of Quick Clays 1965 5 -J 0sterman
9 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden 1965 30 -B Broms
1 Beraumlkningsmetoder foumlr sidobelastade paringlar
2 Brottlast foumlr snett belastade paringlar
3 Beraumlkning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga
10 Triaxial Tests on Thin-Walled Tubular Samples
1 Effects of Rotation of the Principal Stress Axes and of the lntermediate Principal Stress on the Shear Strength B Broms amp A 0 Casbarian
2 Analysis of the Triaxial Test-Cohesionless Soils B Broms amp A K Jama
11 Naringgot om svensk geoteknisk forskning B Broms
12 Baumlrfoumlrmaringga hos paringlar slagna mot slaumlntberg B Broms
13 Foumlrankring av ledningar i jord B Broms amp 0 0rrje
14 Ultrasonic Dispersion of Clay Suspensions R Pusch
15 lnvestigation of Clay Microstructure by Using Ultra-Thin Sections R Pusch
1965 5-
1966 5-
1966 15-
1966 0ut of print
1966 5-
1966 10-
16 Stability of Clay at Vertical 0penings B Broms amp H 1967 10 -Bennermark
No
17 Om paringlslagning och paringlbaumlrighet
1 Dragsprickor i armerade betongparinglar S Sahlin
2 Sprickbildning och utmattning vid slagning av armeshyrade modellparinglar av betong B-G Hellers
3 Baumlrighet hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergshyspets Resultat av modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
4 Negativ mantelfriktion B H Fellenius
5 Grundlaumlggning paring korta paringlar Redogoumlrelse foumlr en foumlrshysoumlksserie paring NABO-paringlar G Fjelkner
6 Krokiga paringlars baumlrfoumlrmaringga B Broms
1967
Pris kr (Sw ers)
5-
18 Paringlgruppers baumlrfoumlrmaringga B Broms 1967 10-
19 Om stoppslagning av stoumldparinglar L Helman 1967 5-
20 Contributions to the First Congress of the lnternational 1967 5 -Society of Rock Mechanics Lisbon 1966
1 A Note on Strength Properties of Rock B Broms
2 Tensile Strength of Rock Materials B Broms
21 Recent Quick-Clay Studies 1967 10 -
1 Recent Quick-Clay Studies an lntroduction R Pusch
2 Chemical Aspects of Quick-Clay Formation R Soumlderblom
3 Quick-Clay Microstructure R Pusch
22 Jordtryck vid friktionsmaterial
1 Resultat fraringn maumltning av jordtryck mot brolandfaumlste B Broms amp I Ingeson
2 Jordtryck mot oeftergivliga konstruktioner B Broms
3 Metod foumlr beraumlkning av sambandet mellan jordtryck och deformation hos fraumlmst stoumldmurar och foumlrankringsshyplattor i friktionsmaterial B Broms
4 Beraumlkning av stolpfundament B Broms
1967 30-
23 Contributions to the Geotechnical Conference on Shear 1968 10 -Strength Properties of Natura Soils and Rocks Oslo 1967
1 Effective Angle of Friction fora Normally Consolidated Clay R Brink
2 Shear Strength Parameters and Microstructure Characshyteristics of a Quick Clay of Extremely High Water Content R Karlsson amp R Pusch
3 Ratio cp in Relation to Liquid Limit and Plasticity Index with Special Reference to Swedish Clays R Karlsson amp L Viberg
24 A Technique for lnvestigation of Clay Microstructure R 1968 22 -Pusch
25 A New Settlement Gauge Pile Driving Effects and Pile 1968 10 -Resistance Measurements
1 New Method of Measuring in-situ Settlements U Bergdahl amp B Broms
2 Effects of Pile Driving on Soil Properties 0 0rrje amp B Broms
3 End Bearing and Skin Friction Resistance of Piles B Broms amp L Helman
26 Saumlttningar vid vaumlgbyggnad
Foumlredrag vid Nordiska Vaumlgtekniska Foumlrbundets konferens I Voksenaringsen Oslo 25-26 mars 1968
1 Geotekniska undersoumlkningar vid bedoumlmning av saumlttshyningar B Broms
2 Teknisk-ekonomisk oumlversikt oumlver anlaumlggningsmetoder foumlr reducering av saumlttningar i vaumlgar A Ekstroumlm
3 Saumlttning av verkstadsbyggnad i Stenungsund uppfoumlrd paring normalkonsoliderad lera B Broms amp 0 0rrje
27 Baumlrfoumlrmaringga hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergspets Resultat fraringn modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
1968 20-
1968 15-
No
28 Bidrag till Nordiska Geoteknikermoumltet I Goumlteborg den 1968 5-7 september 1968
1 Nordiskt geotekniskt samarbete och nordiska geotekshynikermoumlten N Fodin
2 Naringgra resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring lerterraumlng speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolidering G Lindskog
3 Saumlttningar vid grundlaumlggning med plattor paring moraumlnshylera i Lund S Hansbo H Bennermark amp U Kihlbom
4 Stabilitetsfoumlrbaumlttrande spontkonstruktion foumlr bankfyllshyningar 0 Wager
5 Grundvattenproblem i Stockholms city G Lindskog amp U Bergdah
6 Aktuell svensk geoteknisk forskning B Broms
29 Classification of Soils with Reference to Compaction 1968 B Broms amp L Forssbad
30 Flygbildstolkning som hjaumllpmedel vid oumlversiktliga 1969 grundundersoumlkningar
1 Flygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning vid samhaumlllsshyplanering 1-2 U Kihlbom L Viberg amp A Heiner
2 Identifiering av berg och bedoumlmning av jorddjup med hjaumllp av flygbilder U Kihlblom
31 Nordiskt sonderingsmoumlte I Stockholm den 5-6 oktober 1967 1969 Foumlredrag och diskussioner
32 Contributions to the 3rd Budapest Conference on Soil 1969 Mechanics and Foundation Engineering Budapest 1968
1 Swedish Tie-Back Systems for Sheet Plle Walls B Broms
2 Stability of Cohesive Soils behind Vertical Openings in Sheet Pile Walls Analysis of a Recent Failure B Broms amp H Bennermark
33 Seismikdag 1969 Symposium anordnat av Svenska Geotek- 1970 niska Foumlreningen den 22 april 1969
34 Naringgot om geotekniken I Sverige samt dess roll i plana- 1970 rings- och byggprocessen Naringgra debattinlaumlgg och allmaumlnna artiklar
T Kallstenius 1 Geoteknikern I det specialiserade samhaumlllet B Broms 2 Diskussionsinlaumlgg vid konferens om geovetenskaperna
7 mars 1969 3 Geoteknik i Sverige - utveckling och utvecklingstenshy
denser 4 Geotekniska undersoumlkningar och grundlaumlggningsmetoshy
der 5 Grundlaumlggning paring plattor - en allmaumln oumlversikt
Pris kr Sw ers)
15-
5-
10-
30-
10-
Out of print
15-
35 Piles - a New Force Gauge and Bearing Capacity Calcu- 1970 10 -lations
1 New Pile Force Gauge for Accurate Measurements of Pile Behavior during and Following Driving B Felenius amp Th Haagen
2 Methods of Calculating the Ultimate Bearing Gapashycity of Piles A Summary B Broms
36 Paringlslagning Materialegenskaper hos berg och betong 1970 10 -1 Bergets baumlrfoumlrmaringga vid punktbelastning
S-E Rehnman
2 Deformationsegenskaper hos slagna betongparinglar B Felenius amp T Eriksson
37 Jordtryck mot grundmurar 1970 10-1 Jordtryck mot grundmurar av Lecablock
S-E Rehnman amp B Broms
2 Beraumlkning av jordtryck mot kaumlllarvaumlggar B Broms
38 Provtagningsdag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 25 -Geotekniska Foumlreningen den 28 oktober 1969
No
39 Moraumlndag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 Geotekniska Foumlreningen den 3 december 1969
40 Stability and Strengthening of Rock Tunnels in Scandinavia 1971 1 Correlation of Seismic Refraction Velocities and Rock
Support Requirements in Swedish Tunnels 0 S Cecil 2 Problems with Swelling Clays in Norwegian Undershy
ground Constructions in Hard-Rocks R Semer-Olsen
41 Staringlparinglars baumlrfoumlrmaringga Resultat av faumlltfoumlrsoumlk med laumltta 1971 slagdon G Fjelkner
42 Contributions to the Seventh lnternational Conference on 1971 Soil Mechanics and Foundation Engineering Mexico 1969
43 Centrically Loaded lnfinite Strip on a Single-Layer Elastic 1972 Foundation - Solution in Closed Form According to the Boussinesq Theory B-G Hellers amp 0 Orrje
44 On the Bearing Capacity of Driven Piles 1972 1 Methods Used in Sweden to Eva I uate the Bearing
Capacity of End-Bearing Precast Concrete Piles B Broms amp L Helman
2 Discussions at the Conference Behaviour of Piles London 1970 B Fellenius B Broms amp G Fjelkner
3 Bearing Capacity of Piles Driven into Rock With Discussion S-E Rehnman amp B Broms
4 Bearing Capacity of Cyclically Loaded Piles B Broms 5 Bearing Capacity of End-Bearing Piles Driven to Rock
S-E Rehnman amp B Broms
45 Quality in Soil Sampling 1972 1 Secondary Mechanical Disturbance Effects in Coheshy
sive Soil Samples T Kallstenius 2 Sampling of Sand and Moraine with the Swedish Foil
Sampler B Broms amp A Hallen
46 Geoteknisk flygbildstolkning En undersoumlkning av metodens 1972 tillfoumlrlitlighet L Viberg
47 Some Experiments on Hollow Cylinder Clay Specimens 1972 A K Jama
48 Geobildtolkning vid vaumlgprojektering Rapport fraringn foumlrsoumlks- 1972 verksamhet 1969-71 U Kihlblom L Viberg A Heiner amp K Hellman-Lutti
49 Lerzoner i berganlaumlggningar Diskussionsmoumlte anordnat av 1972 VA den 7 oktober 1970
50 Damping of Stress Waves in Piles during Driving Results 1972 from Field Tests G Fjekner amp B Broms
51 Skaring-Edeby Test Field - Further Studies on Consolidation of 1973 Clay and Effects of Sand Drains
1 Soil Movements below a Test Embankment R Holtz amp G Lindskog
2 Long-Term Loading Tests at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp B Broms
3 Excavation and Sampling around Some Sand Drains at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp G Holm
Pris kr (Sw ers)
25-
25-
30-
15 -
20-
20-
10-
10-
20-
30-
30-
20-
52 Lateral Earth Pressures on Walls and Measurements under 1973 25 -Different Temperature Conditions
1 Lateral Earth Pressures Due to Compaction of Cohesionless Soils B Broms
2 Earth Pressure against the Abutments of a Rigid Frame Bridge B Broms amp I Ingeson
3 Lateral Earth Pressure on a Bridge Abutment B Broms amp I Ingeson
4 Lateral Pressures on Basement Wall Results from Full-Scale Tests S-E Rehnman amp B Broms
5 Behaviour of Anchored Sheet-Pile Wall Exposed to Frost Action E Sandegren P 0 Sahlstroumlm amp H Stile
6 Back-Tied Sheet Pile Wall in Friction Soil Deformashytions and Drag Forces Due to Piling and Freezing G Sandqvist
1) Distribution AB Svensk Byggtjaumlnst
No
53 Piles - General Reports Basic Theories Measurements 1973 and a Case Record of Buckling
1 Settlements of Pile Groups B Broms 2 Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups
B Broms 3 Buckling of Piles Due to Lateral Soil Movements
Discussion B Fellenius 4 Bending of Piles Determined by lnclinometer Measureshy
ments B Fellenius 5 Precast Concrete Piles State-of-Art Report B Fellenius 6 Die Anwendung der Aumlhnlichkeitstheorie in der Geoshy
technik (Dimensional Analysis and Similarity Theory in Soil Mechanics) R Massarsch
54 Moraumlnleredagar 1972 Symposium anordnat av Svenska Geo- 1973 tekniska Foumlreningen den 2-3 maj 1972
55 New Lines in Quick Clay Research R Soumlderblom 1974 1 A New Approach to the Classification of Quick Clays 2 Application of Remote Sensing in the Quick Clay
Research 3 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry
- Part 111
56 Skadlig inverkan av vibrationer Symposium anordnat av 1974 Svenska Geotekniska Foumlreningen den 7 maj 1973
57 Geobildtolkning av maumlktighetsfoumlrharingllanden inom leromraring- 1974 den L Viberg
Pris kr (Sw ers) 30-
25-
20-
25-
22-
58 Trycksonderingsdag 1973 Symposium anordnat av Svenska 1975 30 -Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
~middot
Pris 30-
LlbvTrydt Sthlm 197 ~18
0
INNEHALL
Foumlrord
Sid
FOumlREDRAG
Svenska och utlaumlndska trycksonderingsmetoder Rune Dahlberg
1
Tolkning av trycksonderingsresultat Bengt B Broms
29
Trycksondering i friktionsmaterial - resultat av laboratoriefoumlrsoumlk illf Bergdahl
67
Anvaumlndning av trycksonderingsutrustning typ Nilcon vid grund-undersoumlkning Sven Hansbo
85
Erfarenheter fraringn trycksondering Torsten Kallstenius
99
PAringGAringENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGSUTRUSTNING I SVERIGE
Utveckling av Borros trycksonderingsutrustning samt dataregistrering av resultat fraringn faumllt- och laboratorieundersoumlkningar Arnold Haumlgby
113
Nilcons nya geotekniska faumlltutrustning Sven Nilsson
127
Geotechs akustiska penetrometer Per Jonell
137
DISKUSSIONER
Feltkompressometer og trykksondering for bestemmelse av styrke-parametre N Janbu amp K Senneset (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
143
Oumlvriga diskussionsinlaumlgg 151
SVENSKA OCH UTLAumlNDSKA TRYCKSONDERINGSMETODER
Civilingenjoumlr Rune Dahlberg KTH
Inledning
Vid genomgaringng av tillgaumlnglig litteratur om trycksondering finner man att denna
typ av sondering aumlr betydligt vanligare utomlands aumln i Sverige aumlven om intresset
haumlr hemma har oumlkat vaumlsentligt paring senare tid Variationsmoumljligheterna aumlr maringnga
baringde naumlr det gaumlller spetsens geometriska utformning och sondens funktionssaumltt i
stort Haumlr skall kort beskrivas de vanligaste svenska trycksonderingsmetoderna
samt naringgra utlaumlndska metoder vilka kan uppfattas som karakteristiska foumlr vissa
typer av trycksondering En utfoumlrlig beskrivning laumlmnas av den hollaumlndska tryckshy
sonden vilken haft stor betydelse foumlr utvecklingen av oumlvriga metoder
Trycksonderingsmetoderna kan saumlgas vara antingen av mekanisk eller av elektroshy
nisk typ
De mekaniska metoderna kan indelas i 1) saringdana med roumlrlig spets dvs metoder
daumlr spetsmotstaringndet kan saumlrskilj as fraringn mantelmotstaringndet genom att spetsen aumlr
roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret (jfr hollaumlndsk sond) och 2) saringdana med fast
spets dvs metoder daumlr endast totalmotstaringndet kan maumltas Lasten kan paringfoumlras
antingen direkt ovanfoumlr spetsen eller (vilket aumlr vanligast) via foumlrlaumlngnings staumlnger
Erforderlig nedtryckningskraft kan maumltas uppe vid markytan med manometer
eller kalibrerad maumltring
De elektroniska metoderna aumlr i allmaumlnhet avsedda foumlr direkt maumltning av spetsshy
motstaringndet antingen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare fastklistrade i spetsen
(tex typ Borra och typ Fugro) eller enligt svaumlngande straumlng-principen Maumltimshy
pulserna fraringn spetsen oumlverfoumlrs vanligtvis genom en maumltkabel till naringgot maumltshy
instrument vid markytan Utveckling av en akustisk sond foumlr traringdloumls maumltshy
ning av spetsmotstaringndet paringgaringr vid Geotech AB Denna sond beskrivs i en saumlrshy
skild artikel i denna publikation av P J onell
2
Vissa trycksonder maumlter aumlven sk lokal mantelfriktion Denna maumltning goumlrs paring
en viss (lokal) del av staringngens mantelyta vanligen omedelbart ovanfoumlr spetsshy
konen paring mekanisk eller elektronisk vaumlg Kvoten mellan lokal mantelfriktion
och spetsmotstaringnd har visat sig vara jordartsberoende vilket ger moumljlighet till
en grov jordartsbedoumlmning Denna tillaumlggsinformation aumlr av stort vaumlrde och har
starkt bidragit till det vaumlxande intresset foumlr trycksondering
Svenska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Den i Sverige hittills vanligaste trycksonderingsutrustningen har utvecklats av
Ingenjoumlrsfirma Nilcon AB Kaumlnnetecknande foumlr denna metod aumlr att spetsen med
tillhoumlrande skaft (fig 1) genom en glappkoppling aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till sondshy
staringngen i oumlvergaringngen mellan denna och spetsen Sjaumllva spetsen har formen av en
urgroumlpt fyrkantig pyramid med maximalt 10 cm2 tvaumlrsnittsyta Glappet uppgaringr
till 5 a 10 cm och utnyttjas foumlr att paring vissa nivaringer vanligtvis var eller varannan
meter bestaumlmma mantelmotstaringndets andel i totalmotstaringndet Denna maumltning tillshy
garingr saring att sondstaringngen dras upp saring mycket som glappet medger varefter den
aringter trycks ner under maumltning av erforderlig kraft Paring diagrampapperet (fig 2)
som automatiskt matas fram med 1100 av sondens neddrivningshastighet komshy
mer denna upp- och nedaringtgaringende roumlrelse av sondstaringngen att ge tvaring horisontella
linjer av vilka den undre ritas naumlr sonden avlastas och den oumlvre naumlr denna aringter
belastas Naumlr vertikalkraften i detta laumlge oumlverstiger mantelmotstaringndet trycks
sondstaringngen till kontakt med spetsen vilket ger mantelmotstaringndet Naumlr kraften
oumlkas ytterligare foumlr oumlvervinnande av spetsmotstaringndet sammanfaller de baringda
linjerna Ens k 0-linje konstrueras genom att mantelmotstaringnden paring de olika
maumltnivaringerna sammanbinds Avstaringndet fraringn denna linje till kurvan utgoumlr spetsshy
motstaringndet
Naumlr sonderingsmotstaringndet oumlverstiger stoumlrsta tillgaumlngliga nedtryckningskraft
(10-20 kN) kan ytterligare nedtraumlngning erharingllas genom att spetsen roteras vid
reducerad tryckkraft (3 a 5 kN) Om det aumlr moumljligt oumlvergaringr man paring nytt till vanshy
lig trycksondering
3
Principskiss av gjgppkoppling
Piot
~ ~ Sektion a-a A B
Fig 1 Nederdel av trycksond typ Nilcon med glappkoppling och spets i form av 11urgroumlpt 11 fyrkantig pyramid Principfigur
Lower part of the static penetrometer type Nilcon supshyplied with an axial play above the pyramidical squareshyshaped point In principle
5
10
15
20
25
4
0
Torrskorpa
Lera
Snaumlckskallager
Lera E c 0 gt
Grusf 0 E f (lJ
O C
Lerasect-0
Fin sand mycket loumlst lagrad
Lera
Sten
Lera
ISand och grus moraumln
t 3x25 varv (5 kN)
f 50 varv (5-8kN)
10 I 2s2m0 Kraft kN
Fig 2 Exempel paring automatiskt uppritat diagram fraringn trycksond typ Nilcon
Diagram automatically recorded by the Nilcon device
5
Utrustningen kan antingen foumlrankras i jorden med jordskruvar varvid neddrivshy
ningen aringstadkommes manuellt eller monteras paring traktor varvid traktorns
hydraulik utnyttjas foumlr neddrivningen och dess tyngd tjaumlnar som motharingll
Omkring 1950 utvecklades vid Statens geotekniska institut (SGI) en hydraulisk
trycksond (fig 3) Funktionssaumlttet foumlr sonden framgaringr schematiskt av fig 4
Sondstaringngen drivs ner under samtidig nedpressning och rotation Maximalt vridshy
moment uppgaringr till 250 Nm och maximal tryckkraft till 10 kN (== fordonets tyngd)
Neddrivningshastigheten aumlr ca 3 mmin Spetsen roumlrlig i foumlrharingllande till
sondstaringngen aumlr konisk med en basdiameter av 25 respektive 40 mm motsvaranshy2
de en tvaumlrsnittsarea av ca 5 respektive ca 12 5 cm Foumlrharingllandet mellan nedshy
pressningshastighet och rotationshastighet motsvarar en stigning av 15 Foumlrsoumlksshy
resultat har visat att samma foumlrharingllande gaumlller foumlr kvoten mellan neddrivningsshy
motstaringnd och vridningsmotstaringnd i mantelytan under sonderingen Vridningsmotshy
staringndet erharinglls ur uppmaumltt vridmoment Eftersom aumlven det totala sonderingsmotshy
staringndet maumlts kan spetsmotstaringndet erharingllas som skillnaden mellan totalmotstaringndet
och neddrivningsmotstaringndet i mantelytan (jfr fig 5) Denna utvaumlrdering av
spetsmotstaringndet goumlrs direkt av maskinen och uppritas som funktion av djupet
under markytan
Elektroniska metoder
Ingenj oumlrsfirma Borros AB har utvecklat en elektronisk trycksond foumlr direkt maumltshy2
ning av spetsmotstaringndet Spetsen finns i olika utfoumlranden samtliga med 10 cm
area Den aumlr utrustad med traringdtoumljningsgivare vilka genom en kabel staringr i foumlrshy
bindelse med ett registrerande maumltinstrument vid markytan (jfr fig 1-3 i artikel
av A Haumlgby i denna publikation) Maximal nedtryckningskraft uppgaringr normalt
till 40 kN Foumlr speciella foumlrharingllanden finns moumljligheter att anvaumlnda kraftigare
spetsar Nedtryckningskraften aumlr emellertid aumlven beroende av foumlrankringsmoumljshy
ligheterna (tex jordskruvar) Foumlr neddrivningen anvaumlnds vanligtvis vevdomkraft
varvid en nedpressningshastighet av ca O 8 mmin erharinglls
6
Fig 3 Trycksond typ SGI monterad paring en Mercedes Unimog
Static penetrometer type SGI mounted on a Mercedes Unimog jeep
7
~ Fast system
Valsar
Svaumlngbart och i vertikalled roumlrligt ----iA
system Haumlvstaringng foumlr oumlvershyfoumlring av roumlrelse till skrivaren
Moumltfjaumlder foumlr vridshymoment
Sondspets
Roterande
- Ej roterande---
Spets i1 25 mm Spets Jf 40 mm
Fig 4 Principfigur av trycksond typ SGI med tillhoumlrande spetsar
General arrangement of the SGI penetrometer In principle
8
Spelsmolstampod
jNeddrivni ngsmotstampndi mantelytan -
-
Stigning 15 ( kaumlnd I
Vridningsmotstampnd i mantelytan (maumlts)
Roumlrelseriktning foumlr en punkt p8 mantelytan
Fig 5 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd vid trycksondering typ SGI
Principle of separating skin friction from cone resistance at the SGI penetrometer
Tryckkraft paring ( ~~nerstaringng ger ~etsmotstaringndet
-7cm~v
(a) ( b) (c)
Fig 6 Spets till hollaumlndsk sond (a-b) samt handtag (c) foumlr manoumlvrering av tryckkraften till staringng och ytterroumlr (efter Sanglerat 1972) Point of the Dutch Static Penetrometer (a-b) and handle (c) for the change of load application from inner rod to tube ( af ter Sanglerat 1972)
9
Traringdtoumljningsgivarna bestaringr av fyra aktiva och fyra passiva givare de senare
foumlr temperaturkorrigering Genom seriekoppling av de fyra givarna uppnarings foumlrshy
delen att eventuella boumljspaumlnningar utbalanseras och endast vertikala krafter
registreras Vid oumlkat eller minskat tryck mot spetsen laumlngdaumlndras denna i axiell
led vilket ger en motstaringndsaumlndring i traringdtoumljningsgivarna och samtidigt en obalans
i maumltinstrumentet vid markytan Denna obalans motsvarar trycket mot spetsens
tvaumlrsnittsarea (10 cm2) Skrivaren goumlr daring utslag motsvarande obalansen varvid
spetsmotstaringndet automatiskt erharinglls som funktion av djupet under markytan
Utlaumlndska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Hollaumlndsk try-0ksond _
En oumlversikt oumlver utlaumlndska trycksonderingsmetoder inleds naturligen med en
beskrivning av den hollaumlndska trycksonden som aumlr den aumlldsta och har varit
foumlrebild foumlr senare utvecklade metoder Den har vunnit spridning oumlver saring gott
som hela vaumlrlden (ca 1000 exemplar laumlr finnas av denna sond) Den tillverkas av
Goudsche Machinefahriek Gouda
Spetsen som aumlr patenterad av Geotekniska laboratoriet i Delft aumlr konisk (fig 6) 2och har 60deg spetsvinkel och 10 cm tvaumlrsnittsarea Mellan spetsen och dess foumlrshy
laumlngning utbildas en slaumlppning som paringverkar brottutvecklingen i jorden vid spetshy
sen (minskar spetsmotstaringndet) Spetsens skaft aumlr som framgaringr av figuren svagt
koniskt med upparingt avtagande diameter
Neddrivningskraften oumlverfoumlrs till spetsen via ett inre staringngsystem daumlr de 1 m
laringnga staumlngerna (r 15 mm) 1tstaplas t1 paring varandra utan hopgaumlngning Detta moumljligshy
goumlrs genom att ytterroumlrets innerdiameter aumlr endast 1 mm stoumlrre (16 mm) aumln
staringngdiametern Roumlrens ytterdiameter aumlr 36 mm och laumlngden aumlr 1 m dvs samma
laumlngd som innerstaumlngerna
Vid sonderingen maumlts spetsmotstaringndet i 20 cm intervaller genom att foumlrst enbart
spetsen trycks ner ca 7 cm Daumlrefter trycks ytterroumlret ner lika laringngt vilket ger
mantelmotstaringndet (jfr fig 6 a-b) Vid fortsatt tryckning paring ytterroumlret foumlljer aumlven
10
spetsen med (ca 13 cm) till naumlsta maumltningsnivaring varvid det totala neddrivningsshy
motstaringndet erharinglls
Den hollaumlndska trycksonden foumlrekommer i flera versioner en laumlttare sond foumlr
tryckkrafter upp till 20 a 25 kN och andra tyngre varianter vanligtvis med
kapaciteten 100 kN respektive 200 kN Tryckkraften kan foumlr den laumlttare sonden
snabbt oumlverfoumlras fraringn innerstaumlnger till ytterroumlr eller vice versa genom att handshy
taget dras ut eller skjuts in (jfr fig 6 c och fig 7 b) Foumlr oumlvriga versioner sker
denna operation paring ett naringgot annorlunda saumltt (jfr nedan)
Den laumlttare sonden aumlr handdriven (fig 7 a) och anvaumlnds huvudsakligen foumlr sondeshy
ring i loumlsare jordar vanligtvis till houmlgst 10 m djup Foumlr att reducera mantelshy
motstaringndet och daumlrigenom oumlka sondens aktionsdjup anvaumlnds ofta till denna version
ytterroumlr vars diameter aumlr lika med spetsdiametern endast vid roumlraumlndarna men
paring 90 av roumlrlaumlngden har mindre diameter (jfr fig 12 b) I samma syfte foumlrses
ibland det nedersta roumlret istaumlllet med en lokal foumlrtjockning ett stycke ovanfoumlr
spetsen I baringda fallen kan endast spetsmotstaringndet maumltas
De tyngre hollaumlndska trycksonderna aumlr mekaniserade Fig 8 a visar 100 kNshy
versionen Foumlr avlaumlsning finns tvaring oljemanometrar (fig 8 b) den ena avsedd
foumlr maumltning av spetsmotstaringnd den andra foumlr mantelmotstaringnd och totalmotstaringnd
Neddrivningsanordningen har utrustats med ett hjulpar foumlr att underlaumltta foumlrflyttshy
ningen Den kan saringledes dragas foumlr hand eller med traktor mellan borrpunkterna
Utrustningen kan ocksaring monteras paring fordon saringsom visas i fig 9 a varvid vid
sonderingen fordonet maringste foumlrankras (fig 9 b) om dess tyngd inte ger erfordershy
ligt motharingll Fordonet i figuren aumlr utrustat med kran Foumlr att skydda fordonets
fjaumldring vid lyftning av tyngre foumlremaringl km stoumldben erfordras (fig 9b) Foumlr nedshy
drivning av jordskruvarna anvaumlnds vridenheten till den visade kranen vilket inneshy
baumlr en avsevaumlrd tidsbesparing
Paring initiativ av Begemann utvecklades under 1960-talet foumlr den hollaumlndska tryckshy
sonden en helt ny spets friktionsmantel~etsen med vilken aumlven lokal mantelshy
friktion kan maumltas Skillnaden jaumlmfoumlrt med vanliga spetsar bestaringr huvudsakligen
i att den nya spetsen har faringtt ytterligare en komponent en friktionsmantel med 2mantelytan 150 cm placerad ca 20 cm ovanfoumlr spetskonen (jfr fig 10) Vid
tryckning paring innerstaumlngerna kommer i detta fall spetsen foumlrst att tryckas ned
ca 4 cm (straumlckan a i fig 11) varefter aumlven friktionsmanteln foumlljer med en
11
Fig 7 Laumlttare hollaumlndsk sond (25 kN) (a) med naumlrbild av manoumlvershyorgan foumlr kraftoumlverfoumlring b)
Light Dutch Static Penetrometer (25 kN) (a) anda close-up of the handle for the change of load application (b)
12
(a)
(b)
Fig 8 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) (a) med detalj av registreringsshyanordning (b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) (a) with a close-up of the recording part (b)
13
(a)
(b)
Fig 9 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) monterad paring foumlrankrat fordon Foumlrankringsskruvarna drivs med hjaumllp av den visade kranen (a-b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) mounted on an anchored vehicle The screw anchors are driven by the crane shown (a-b)
14
Begemanns spets
Begemann s cone
Fig 1 O Begemanns friktionsmantelspets och den vanliga (korta) hollaumlndska trycksondspetsen i hoptryckt och maximalt utdraget laumlge
Begemann s Adhesion Jacket Cone and the common (short) Dutch cone in the compressed and the max extended position
15
straumlcka av ca 4 cm (straumlckan b) samtidigt som spetsen trycks ned lika laringngt
(totalt straumlckan a+b) Den lokala mantelfriktionen saumltts lika med tryckkraftens
oumllming fraringn foumlrsta till andra avlaumlsningstillfaumlllet (P -P ) dividerad med friktionsshy3 2
2mantelns yta (150 cm ) Tryckkraften oumlverfoumlrs nu fraringn innerstaumlngerna till yttershy
roumlren varvid de olika delarna teleskopiskt garingr in i varandra Under denna nedshy
trycknings foumlrsta 4 cm erharinglls mantelmotstaringndet laumlngs ytterroumlren vilket under
foumllj ande 4 cm oumlkar med det lokala mantelmotstaringndet laumlngs friktionsmanteln
Tryckningen paring ytterroumlren fortsaumltts daumlrefter tills sondspetsen naringr naumlsta maumltshy
nivaring vilket ger det totala sonderingsmotstaringndet (P i fig 11)1
En jaumlmfoumlrelse mellan Begemanns friktionsmantel och jaumlmntjocka friktionsmantlar
utgoumlrande en del av ytterroumlret (jfr t ex Fugros sond i fig 16) har visat att den
nedre avfasade delen av Begemanns friktionsmantel ger en form av spetsmotshy
staringnd som i sand och grus kan utgoumlra upp till 50 av det uppmaumltta friktionsmanshy
telmotstaringndet
I vissa fall kan kombinationen stort spetsmotstaringnd - stort sonderingsdjup medfoumlra
att den elastiska sammantryckningen av innerstaumlngerna blir saring stor att den tillshy
gaumlngliga slaglaumlngden inte aumlr tillraumlcklig foumlr att roumlra spetsen (mer aumln 8 cm samshy
mantryckning) eller friktionsmanteln (mer aumln 4 cm sammantryckning) Den elasshy
tiska sammantryckningen utgoumlr ca 1 cm per 360 enheter av produkten kraft (kN)
x djup (m)
Vid mycket smaring spetsmotstaringnd kan korrektion erfordras foumlr innerstaumlngernas vikt
1 38 kgm Foumlr att haringlla friktionen mellan innerstaumlnger och ytterroumlr saring laringg som
moumljligt aumlr det tillraringdligt att anvaumlnda smoumlrjmedel Friktionen medfoumlr naumlmligen
att det uppmaumltta spetsmotstaringndet blir foumlr stort
Begemanns friktionsmantelspets kan anvaumlndas till samtliga versioner av hollaumlndsk
trycksond
Aumlven i Belgien aumlr hollaumlndsk trycksond mycket vanlig Av tradition anvaumlnder man
dock den spetstyp som visas i fig 12 a-b Spetsen som ansluter direkt ti11 innershy
staumlngerna salmar helt mantel och bestaringr endast av en kon som tillsammans med
innerstaumlngerna aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret Den baumlsta oumlverensstaumlm-
16
I I Il m N
Maumltning av totalmotstaringnd
Maumltning av spetsmotstaringnd
Maumltning av
spetsm otstaringnd + +lokal friktion
C trycks tele -
skopiskt in i B ( ger mantel -motstaringnd laumlngs staringngen) och
sedan (C+ B) in i A
Fcktoo-1mantel ( maumltning av lokal friktion)
C
B
~
A
I I 636mm----- 1- 16 36mm [
J Horisontal skalan ~ 3 ggr___v--e---rtik-=-a=ls=k=a_la=n--______
Fig 11 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd lokal mantelshyfriktion och totalt mantelmotstaringnd vid sondering med Begemann-spetsen
Principle of separating cone resistance local friction and total skin friction in connection with the Begemann cone
17
(a)
(b)
Fig 12 Sondspets till hollaumlndsk trycksond enligt belgisk praxis a) Spets med innerstaringng b) Spets och ytterroumlr
Point of the Dutch Static Penetrometer according to Belgian practice a) Point with inner rod b) Point and tubes
18
melsen mellan uppmaumltt och verkligt spetsmotstaringnd erharinglls med denna spets om
maumltningen sker just i det oumlgonblick spetsen boumlrjar roumlra sig Det aumlr ocksaring detta
vaumlrde som anges som spetsmotstaringnd vid sondering med denna spets Vid fortshy
satt nedtryckning av spetsen kommer den av spetsen undantraumlngda jorden successhy
sivt att fylla ut det tomrum som bildas genom glappet mellan spets och ytterroumlr
Denna moumljlighet foumlr jorden att roumlra sig runt spetsen ger ett foumlr laringgt spetsmotshy
staringnd ofta endast 50 av initialvaumlrdet enligt ovan
Foumlrsoumlk har visat att de nedaringtriktade friktionskrafter som upptraumlder mellan sondshy
staringngens respektive spetsens mantelyta och jorden under neddrivningen ger ett
extra oumlverlagringstryck paring spetsnivaringn En spets utan slaumlppning med viss manshy
tellaumlngd ger daumlrfoumlr stoumlrre spetsmotstaringnd (ca 10) aumln en spets utan mantel Detta
aumlr en av orsakerna varfoumlr man i Belgienfoumlredrar den ovan beskrivna spetsen
utan mantel
En av Haefeli-Fehlmann konstruerad trycksond (fig 13) aumlr foumlrsedd med glappshy
koppling nere vid spetsen Spetsens manteldel har samma diameter som spetsen 2och en mantelyta av 160 cm Med denna metod saumlrskiljs spets- och mantelmotshy
staringnd paring ett mera indirekt saumltt aumln vid vanligt foumlrfarande enligt ovan Totalt
sonderingsmotstaringnd erharinglls vid samtidig nedtryckning av spets och staumlnger
Mantelmotstaringndet mot staringngen bestaumlms genom att sondstaringngen vid tillfaumllligt
avbrott i sonderingen dras upp straumlckan a (fig 13) Vid ytterligare uppdragning
foumlljer aumlven spetsen med varvid uppdragningsmotstaringndet oumlkar med det delmanshy2
telmotstaringnd som upptraumlder mot spetsens mantelyta (160 cm ) Eftersom saringlunshy
da mantelmotstaringndet maumlts under en upparingtgaringende roumlrelse av staringngen under det att (
totalmotstaringndet maumlts under nedtryckningsskedet blir det haumlrvid erharingllna mantel-
motstaringndet vanligen mindre aumln det som ingaringr i totalmotstaringndet Skillnaden melshy
lan totalmotstaringnd och mantelmotstaringnd dvs spetsmotstaringndet blir daumlrfoumlr i detta
fall foumlr stort
Elektroniska metoder
Omkring aringr 1950 utvecklades vid Degebo (Deutsche Forschungsgesellschaft foumlr
Bodenmechanik) en elektronisk trycksondutrustning som numera tillverkas av
19
115mm (A160 c~l
Tvaumlrsnittsarea ( 15 crrf l
Fig 13 Nederdel av trycksond typ Haefeli-Fehlmann
Lower part of static penetrometer type Haefeli-Fehlmann
Maumltt raringdens svaumlngning (daumlmpad)
(bl
middot -1AAA ( cl Jaumlmfoumlrelsetraringshy
dens svaumln~ning (odaumlmpad)bull~
Maumltt raringd
Maumltmantel (dl Svaumlngnings bild efter avstaumlmning av jaumlmfoumlrelse -traringdens frekvens
Maumltspets
(al
Ljusskaumlrm Jaumlmfoumlrelsetraringd
c~middot middot middotmiddotmiddotmiddot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot middotmiddot Avstaumlmningsratt--el j bull l
~ Maumltt raringd
(el
Fig 14 Nederdel av trycksond typ Maihak (a) samt princip foumlr elektronisk maumltning av spetsmotstaringnd (b-e)
Lower part of static penetrometer type Maihak (a) and principle for electronic recording of the cone resistance (b-e)
20
Maihak AG i Hamburg Spetsen aumlr konisk med spetsvinkeln 60deg och diametern
35 7 mm (jfr DIN 4094) Spetsmotstaringndet maumlts elektroniskt under det att manshy
telmotstaringndet maumlts hydrauliskt med oljemanometer Stoumlrsta tillaringtna spetskraft
aumlr 50 kN och maximal totalkraft 75 kN
Trycket som uppstaringr mot spetsen under sondens nedtraumlngning medfoumlr elastiska
sammantryckningar av en tunnvaumlggig cylindrisk mantel placerad omedelbart
ovanfoumlr spetsen (fig 14 a) Dessa elastiska sammantryckningar utnyttjas foumlr
maumltning av spetsmotstaringndet enligt foumlljande Tryckvariationerna faringr paringverka en
foumlrspaumlnd staringltraringd som har faumlsts centralt i axiell led i maumltmanteln Vid belastshy
ning minskas foumlrspaumlnningen och daumlrmed egenfrekvensen i traringden Dessa variashy
tioner i egenfrekvens oumlverfoumlrs till elektriska svaumlngningar av en elektromagnet
och foumlrs upp genom staumlngerna via en maumltkabel till en mottagare vid markytan
Fig 15 visar mottagarenheten som kan anslutas antingen till 220 V eller till
110 V vaumlxelstroumlm (50 Hz) Naumlr stroumlmbrytaren (10) slarings till visar sig paring ljusshy
skaumlrmen (2) en horisontell ljuslinje (fig 14c) Denna linje motsvarar den i
mottagaren befintliga jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngning som aumlr odaumlmpad Ljusshy
bildens skaumlrpa och ljusstyrka kan staumlllas in med rattarna (12) och (13) i fig 15
Maumlttraringden i spetsen svaumlnger endast naumlr den erharingller svaumlngningsimpuls fraringn
mottagarenheten Denna svaumlngning blir daumlmpad (fig 14 b) Svaumlngningsimpulsen
kan regleras (15) antingen manuellt eller automatiskt (fig 15) Intervallet melshy
lan impulserna kan staumlllas in med vred (14) Varje impuls orsakar en vertikal
avlaumlnkning av ljusbilden paring skaumlrmen Naumlr jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngningsfrekvens
har avstaumlmts saring att den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens kommer ljusbilden
att visa en sluten kurva som till foumlljd av maumlttraringdens daumlmpade svaumlngning laringngshy
samt sluter sig och om impulserna upphoumlr aringtergaringr till ett horisontellt streck
Under den tid som staringr till foumlrfogande innan maumlttraringdens svaumlngning helt har daumlmshy
pats maringste jaumlmfoumlrelsetraringdens och maumlttraringdens frekvens avstaumlmmas Detta tillgaringr
saring att man med hjaumllp av dubbelvredet (4) aumlndrar jaumlmfoumlrelsetraringdens frekvens tills
den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens (jfr principskissen i fig 14 e) Frekvensshy
likheten avgoumlrs med ledning av ljusbildens utseende paring ljusskaumlrmen Naumlr de baringda
svaumlngningsroumlrelserna tillsammans genererar en sluten kurva i form av en ellips
eller en cirkel (fig 14 d) som utan gungningar laringngsamt sluter sig aumlr
frekvenserna lika Grovinstaumlllning av frekvensen goumlrs med den undre och fin-
21
7
Fig 15 Maumltinstrument ull Maihak-sondenRecordill11 unit for the JAaihak Static penetrotneter
22
instaumlllning med den oumlvre av dubbel vredets baringda rattar Vanligtvis goumlrs en
bestaumlmning av spetsmotstaringndet per 10 cm neddrivning Neddrivningshastigshy
heten uppgaringr till ca 0 2 mmin
Firma Fugro i Holland har i samarbete med Philips Company konstruerat en
elektronisk trycksond foumlr direkt maumltning och registrering av spetsmotstaringndet
En senare version av sonden maumlter baringde spetsmotstaringnd och lokal mantelfriktion
(De Ruiter 1971) Spetsen skiljer sig i det senare fallet i flera avseenden fraringn 2
Begemanns spets men har liksom denna tvaumlrsnittsarean 10 cm och spetsvinshy
keln 60deg Den saknar daumlremot slaumlppning och aumlr cylindrisk i hela sin laumlngd 2(jfr fig 16) Friktionsmanteln har ytan 150 cm Foumlr maumltning av spetsmotshy
staringnd och lokal mantelfriktion finns i spetsen ett antal traringdtoumljningsgivare vilka
har placerats och kopplats paring saringdant saumltt att endast vertikala krafter maumlts De
spaumlnningsvariationer som orsakas av motstaringndsaumlndringarna i traringdtoumljningsgivarshy
na registreras av maumltinstrument via en Wheatstone-brygga foumlr spetsmotstaringndet
och en foumlr mantelfriktionen Resultatet erharinglls automatiskt som en kontinuerlig
kurva visande spetsmotstaringnd respektive lokal mantelfriktion som funktion av
djupet Signalerna fraringn spetsen foumlrs upp till maumltinstrumentet vid markytan via
en maumltkabel som aumlr traumldd genom de iharingliga staumlngerna Paring senare tid har Fugro
utvecklat ett datasystem vilket goumlr det moumljligt att oumlverfoumlra faumlltresultatet paring
telex till kontoret foumlr uppritning och utvaumlrdering varefter resultatet aringtersaumlnds
till foumlrsoumlksplatsen paring telex
Tre spetsar finns vilka kan anvaumlndas upp till en stoumlrsta kraft av 10 kN 50 kN
(normalspets) respektive 100 kN Foumlr att komma ifraringn foumlrankringsproblemet
har utrustningen monterats paring ett tungt specialfordon vilket enbart genom sin
tyngd ger ett motharingll av 120 - 130 kN
Moumljlighet finns vidare att utrusta Fugro-sonderna med en inklinometer vilken
kan vara av vaumlrde foumlr bedoumlmning av sondens krokighet vid sondering till stora
djup (25 - 30 m)
Fugro har genomfoumlrt en serie foumlrsoumlk daumlr friktionsmanteln placerades paring olika
avstaringnd fraringn spetsen Enligt nuvarande praxis ansluter den ca 14 cm laringnga
friktionsmanteln direkt till spetskonen dvs dess tyngdpunkt aumlr belaumlgen 7 cm
ovanfoumlr konen Vid foumlrsoumlksserien placerades manteln aumlven paring avstaringnden 25
23
7
8
5
3
Friktionsshymantel 4 utbytbar)
3
2
ij--J I
Fig 16 Spets till elektronisk trycksond typ Fugro (1) Konisk spets (10 cm2) (2) lastcell (3) traringdtoumljningsgivare (4) friktionsmantel (5) justeringsring (6) vattentaumlt bussning (7) kabel och (8) anslutning till staumlnger ( ur De Ruiter 1971)
Point of the electric static penetrometer type Fugro (1) Conical point (10 cm2) (2) load cell (3) strain gauges (4) friction sleeve (5) adjustment ring (6) water-proof bushing (7) cable and (8) connection with rods (from De Ruiter 1971)
24
35 65 och 85 cm fraringn konen Haumlrvid framkom att mantelfriktionen aumlr stoumlrst
omedelbart ovanfoumlr spetsen och att den minskar paringtagligt naumlr avstaringndet blir
stoumlrre aumln ca 20 cm (jfr placeringen av Begemanns friktionsmantel) Paring ca 70 cm
avstaringnd fraringn konen var mantelfriktionen endast 20 - 40 av vaumlrdet omedelbart
ovanfoumlr konen Naumlr avstaringndet oumlkades ytterligare kunde en tendens till oumlkad
mantelfriktion maumlrkas Indikationen var dock mycket svag eftersom den baseshy
rades paring endast en maumltpunkt En annan viktig slutsats vid Fugros foumlrsoumlk var att
de nedaringtriktade friktionskrafternas tillskott till det vertikala oumlverlagringstrycket
blev alltmer bestaumlmmande foumlr mantelfriktionens storlek och variation ju laumlngre
bort fraringn konen manteln placerades Foumlr att erharinglla baumlsta moumljliga underlag
foumlr tolkning av jordlagerfoumlljd bedoumlmdes det vara laumlmpligast att placera frikshy
tionsmanteln saring naumlra spetsen som det rent praktiskt aumlr moumljligt dvs motsvashy
rande nuvarande praxis
Vid Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) i Hamburg paringgaringr f n utvecklingen av
en elektronisk trycksond i samarbete med Byggnadsnaumlmndens geotekniska avdelshy
ning i Amsterdam Holland (ingenjoumlr L Kok) Denna trycksond aumlr enligt uppgift
utrustad foumlr maumltning av spetsmotstaringnd lokal mantelfriktion (paring en yta av 2400 cm ) staringnglutning samt porvattentryck paring spetsnivaringn Konens spetsvinkel
aumlr 60deg och dess basdiameter 35 6 mm Spetsmotstaringnd porvattentryck och
staringnglutning maumlts induktivt under det att mantelfriktionen maumlts medelst traringdshy
toumljningsgivare Oumlvre graumlnsvaumlrdet foumlr spetsmotstaringndet uppges vara 50 kN foumlr
mantelfriktionen 125 kPa (motsvarande en kraft av 5 kN) och foumlr porvattenshy
trycket 500 kPa Vidare kan staringnglutningar av upp till 25deg avvikelse fraringn lodshy
linjen maumltas i tvaring mot varandra vinkelraumlta plan
Statisk-dynamiska metoder
J ordlagerfoumlrharingllandena i Mellaneuropa skiljer sig ganska avsevaumlrt fraringn vad som
aumlr normalt i Sverige Ofta kant ex mycket loumlsa jordlager oumlverlagras av mycket
fasta lager Foumlr att foumlrbaumlttra trycksondens nedtraumlngningsfoumlrmaringga har daumlrfoumlr
metoder utvecklats som medger omvaumlxlande statisk och dynamisk sondering
s k statisk-dynamiska sonderingsmetoder
25
Andina-sonden
Den foumlrmodligen mest avancerade metoden i detta sammanhang aumlr av mekanisk
typ och har lanserats och patenterats av Andina i Schweiz Den foumlrekommer
sedan 1967 aumlven i Frankrike genom Sopecaf Company i Lyons Utrustningen aumlr
monterad paring ett specialfordon som enbart genom sin tyngd ger ett motharingll
av 150 kN Enligt ett foumlrfarande som beskrivs naumlrmare nedan utfoumlrs sondeshy
ringen (lastparingfoumlringen) saring laringngsamt att den kan jaumlmfoumlras med ett regelraumltt
belastningsfoumlrsoumlk Enligt ett andra foumlrfarande tillaumlmpas en konstant neddrivshy
ningshastighet av 2 cms
Spetsen som aumlr konisk (fig 17) har diametern 80 mm dvs tvaumlrsnittsytan 250 cm spetsvinkeln 90deg samt en speciell manteldel foumlr maumltning av lokal manshy
telfriktion (yta 628 cm 2) Den egentliga spetsen utgoumlrs av tvaring spetsar en 2central spets med diametern fel 39 mm (12 cm ) som aumlr fast foumlrbunden med
innerstaumlngerna (fel 35 mm) och en yttre koncentrisk spetsdel som foumlrstorar
den centrala spetsen utan att foumlraumlndra dess form Vid tryckning endast paring innershy
staumlngerna vilket blir aktuellt naumlr 80 mm-spetsen inte kan drivas djupare komshy
mer den centrala 39 mm-spetsen att loumlsgoumlras fraringn den stoumlrre spetsen och
sonderingen kan fortsaumlttas tills motstaringndet blir foumlr stort aumlven foumlr denna mindre
spets I detta laumlge kan man oumlvergaring till dynamisk sondering varvid slagningen
utfoumlrs med en 750 kg hejare som faringr falla fraringn 16 cm houmljd Nedtraumlngningen per
slag registreras automatiskt
Med Andina-sonden kan spetsmotstaringndet maumltas dels medan lasten laringngsamt paringshy
foumlrs intill dess spetsen boumlrjar roumlra sig (foumlrsta skedet) dels under det skede
naumlr spetsen oumlvergaringr fraringn roumlrelse till vila (andra skedet) Dessa baringda spetsmotshy
staringnd har visat sig vara i stort sett lika vid sondering i sand- eller grusavlagshy
ringar under det att spetsmotstaringndet i leriga och siltiga jordar alltid aumlr houmlgre
i foumlrsta aumln i andra skedet
Vid den statiska sonderingen med Andina-sonden kan mantelfriktionen laumlngs
friktionsmanteln bestaumlmmas paring mekanisk vaumlg Foumlr avlaumlsning av sonderingsmotshy
staringndet finns en dynamometer avsedd foumlr maumltning av spetsmotstaringnd respektive
totalmotstaringnd samt tvaring dynamometrar foumlr maumltning av lokalt mantelmotstaringnd
respektive totalt mantelmotstaringnd En form av dubbelkontroll existerar genom
moumljligheten att laumlsa av de manometrar som aumlr anslutna till det hydrauliska
systemet foumlr domkrafterna anvaumlnda foumlr nedpressningen
26
----1middotmiddotrr I I I I I I I I I I I I
250mm friktionsshymantel ( 628 cm2 )
Cent ralsp etsdel () 80mm
()35mm( 50 cm2 ) ( innerstaringng)
~ ltgt 39mm ( 12 cm2)
( o) (b)
Fig 17 Princip foumlr anvaumlndning av statisk-dynamisk sond typ Andina a) Vid normalt spetsmotstaringnd b) Vid stort spetsmotstaringnd (spetsen kan aumlven hejas ned)
Mode of using the static-dynamic penetrometer type Andina a) At normal cone resistance b) At arge cone resistance (the cone can also be hammered down)
27
Summary
The article describes the most important static penetration methods used at
present both in Sweden and abroad The old Dutch cone penetration method
commonly regarded as the prototype for the further developments of penetromshy
eters is described more in detail
The basic research in Sweden started in the beginning of 1940 but the main
contributions have been made ltluring the last two decades Today three lines of
concepts are followed by the manufacturers The most common static penshy
etrometer in Sweden is a mechanical device type Nilcon which is supplied
with an axial play just above the point This play makes it possible to separate
the skin friction from the cone resistance at desired levels Another Swedish
mechanical penetrometer evaluating the point resistance was developed by the
Swedish Geotechnical Institute A characteristic feature of this method is that
the rod is rotated ltluring the penetration while the ratio between the rotational
and penetrating velocity is held constant An electric penetrometer developed
by Borros AB measures the point resistance by means of a number of strain
gauges located in the point The strain gauges are connected to an amplifier
anda recording unit at the ground surface More recently a so-called acoustical
penetration method has been developed by Geotech AB Signals from the point
are here after amplification transmitted wirelessly to the receiver unit at the
ground surface This latter method is described in a separate article (by P J onell)
The foreign penetrometers described herein are (1) The Dutch penetrometer
including the Begemann friction jacket cone and the special point used in Belgium
for the Dutch penetrometers (2) the Haefeli-Fehlmann penetrometer (3) the
Maihak (Degebo) electric penetrometer (vibrating strings) (4) the Fugro electric
penetrometer which measures both point resistance and local friction II by means
of strain gauges and (5) an electric penetrometer under development by Hottinger
Baldwin Messtechnik in Hamburg Furthermore (6) the static-dynamic penetromshy
eter type Andina is described
28
Referenser
DE RUITER J 1971 Electric penetrometer for site investigations
J Soil Mech a Found Div Proc ASCE Vol 97 No SM2 p 457-472
DIN 4094 1964 Baugrund Ramm- und Drucksondiergeraumlte Abmessungen und
Arbeitsweise der Geraumlte Bl 1 Mai 1964
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice Elsevier Publ Co
Amsterdam p 1-91
29
TOLKNING AV TRY CKSONDERINGSRESULTAT
OumlVerdirektoumlr Bengt B Broms Statens Geotekniska Institut
Inledning
Trycksondering som aumlr en statisk sonderingsmetod liksom viktsondering
anvaumlnds i relativt stor utstraumlckning i Sverige fraumlmst vid oumlversiktliga undersoumlkshy
ningar foumlr att uppskatta jordlagerfoumlljd de olika lagrens utstraumlckning och
homogenitet samt foumlr att faring en uppfattning om jordens fasthet Undersoumlkningarna
kompletteras som regel med provtagning foumlr att faststaumllla jordlagrens sammanshy
saumlttning haringllfasthet och deformationsegenskaper En stor foumlrdel med tryckshy
sondering i jaumlmfoumlrelse med maringnga andra sonderingsmetoder aumlr att man erharingller
en automatisk kontinuerlig registrering av sondmotstaringndet Om mantelfriktionsshy
maumltning utfoumlrs samtidigt saring att spetsmotstaringndet kan saumlrskiljas vilket behandshy
las i det foumlljande oumlkas moumljligheten att avgoumlra jordlagrens sammansaumlttning
I Mellaneuropa brukas trycksondering framfoumlrallt vid detaljundersoumlkningar i
fraumlmst friktionsjord Sonderingsresultaten anvaumlnds daumlr i huvudsak vid beraumlkshy
ning av plattors och paringlars brottslast och saumlttning
En oumlversikt av olika sonderingsmetoder och tolkningen av foumlrsoumlksresultaten ges
i The Penetrometer and Soil Exploration av Sanglerat (1972) och i Dynamic
and Static Sounding of Soils in Engineering Geology av Bondarik (1967) I den
senare boken summeras fraumlmst rysk erfarenhet Svenska erfarenheter med
trycksondering har sammanfattats bl a av Kallstenius (1969) och Bergdahl (1969)
och norska erfarenheter av Andresen (1969) Foumlreliggande uppsats som delvis
bygger paring studier av ovanstaringende tvaring boumlcker och annan litteratur ger en oumlvershy
sikt av trycksonderingens anvaumlndning vid bedoumlmning av plattors och paringlars baumlrshy
foumlrmaringga jaumlmte utvaumlrdering av saumlttningar
Trycksondering i friktionsjord
Vid trycksondering i friktionsmaterial med konstant relativ lagringstaumlthet oumlkar
det specifika spetsmotstaringndet med djupet under markytan ned till ett visst kritiskt
30
djup saringsom paringvisats bl a av Kerisel (1961) och Vesic (1964) Foumlrsoumlk har visat
att det kritiska djupet bl a oumlkar med oumlkad relativ lagringstaumlthet Det kritiska
djupet torde emellertid aumlven paringverkas av friktionsjordens gradering och kornshy
storlek Dessutom inverkar spetsdiametern hos sonden
Under det kritiska djupet aumlr spetsmotstaringndet i stort sett konstant och oberoende
av djupet och av spetsdiametern saringsom visas i fig 1 Spetsmotstaringndet paringverkas
daumlr av foumlrutom jordens relativa lagringstaumlthet aumlven av oumlverlagringstrycket
jordens deformationsegenskaper det ursprungliga spaumlnningstillstaringndet och de
enskilda jordpartiklarnas haringllfasthet (Naumlr spetsmotstaringndet i sand oumlverstiger
ca 10 il 20 MNm2 boumlrjar sandpartiklarna att krossas vid sondspetsen)
Schultze amp Melzer (1965) rapporterar att oumlverlagringstrycket har en relativt
stor inverkan paring sondmotstaringndet Foumlrsoumlk har vidare visat att det ej raringder naringgot
enkelt samband mellan relativ lagringstaumlthet och sondmotstaringnd saringsom paringpekats
exempelvis av Muhs (1966) Kahl et al (1968) rapporterar att vid samma relashy
tiva lagringstaumlthet aumlr sondmotstaringndet houmlgre foumlr ensgraderad (sorterad) aumln foumlr
vaumllgraderad (osorterad) friktionsjord utom naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr
houmlg (Drgt 0 75)
Vid sondens nedtraumlngning under det kritiska djupet packas jorden kring sonden
varvid jordens volym minskar Jorden intill sondspetsen roumlr sig daumlrvid i huvudshy
sak nedaringt och i sidled Volymminskningen svarar mot sondspetsens och sondshy
staringngens totala volym under markytan Oumlver det kritiska djupet roumlr sig jorden
daumlremot aumlven upparingt mot markytan Daumlrigenom faringr jordens deformationsegenskashy
per stoumlrre inverkan paring sonderingsmotstaringndet under det kritiska djupet aumln oumlver
detta
Den ryske forskaren Durante (Bondarik 1967) har i sand undersoumlkt inverkan av
oumlverlagringstrycket paring det kritiska djupet och paring sonderingsmotstaringndet Sondeshy
ring med en dynamisk sonderingsmetod utfoumlrdes efter det att sanden schaktats
bort till 10 m djup Detta resultat jaumlmfoumlrdes med sonderingsmotstaringndet foumlre
avschaktningen Durante fann att sonderingsmotstaringndet efter avschaktning
minskade kraftigt naumlrmast den avschaktade ytan ned till ca 40 cm djup Daumlrshy
under svarade sondmotstaringndet mot det som uppmaumlttes foumlre avschaktningen paring
samma nivaring Samma effekt torde foumlreligga vid trycksondering Liknande resulshy
tat har foumlr viktsondering rapporterats av Dahlberg (1972)
31
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
20 40
2
Ec 4 g- Cl 0 middot~ a00 0
oo N
6 () -J Il Il
amp 0[t LO
8
Fig 1 Spetsmotstaringndet vid sondering i sand vid olika relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance in sand at different relative density (after Kerisel 1957)
Spaumlnningsoumlkning Stress increase
Fig 2 Spaumlnningsoumlkning fraringn friktionshylsa vid sondspetsens nivaring (efter Raedschelders 1961)
Stress increase caused by friction sleeve located at the level of the sounding cone (after Raedschelders 1961)
32
Grundvattenytans laumlge paringverkar sonderingsmotstaringndet saringsom paringpekats av Schultze amp Melzer (1965) Naumlr grundvattennivaringn passerades observerade de att sonderingsmotstaringndet minskade Liknande observationer har aumlven gjorts av Weiss (1964) Skillnaden i sondmotstaringnd mellan fuktig och vattenmaumlttad sand minskade med oumlkat oumlverlagringstryck och oumlkad relativ lagringstaumlthet
Geuze (1953) har undersoumlkt penetrationshastighetens inflytande paring sondmotstaringnshydet i sand Maximalt uppskattades denna inverkan till ca 7 vid en tiofaldig
oumlkning av penetrationshastigheten Kerisel (1961) och Jezequel (1969) rapporshy
terar att penetrationshastigheten ej hade naringgon inverkan i sand oumlver grundvattenshyytan Under grundvattenytan sjoumlnk daumlremot sondmotstaringndet med ca 20 naumlr nedshytryckningshastigheten oumlkade tio garingnger Vad som kan ha orsakat denna minskning av sonderingsmotstaringndet aumlr ej angivet Det aumlr moumljligt att de houmlga porvattenoumlvershytryck som erharinglls naumlr lagringstaumltheten aumlr laringg kan ha inverkat
Enligt Eide (1956) kan lagringstaumltheten foumlr sand uppskattas ur resultaten fraringn trycksondering enligt foumlljande tabell
Tabell 1 Samband mellan lagringstaumlthet och spetsmotstaringnd (efter Eide 1956)
Lagringstaumlthet Spetsmotstaringnd MNm2 (kpcm2)
Mycket loumlstlagrad lt 25 (lt25)
Loumlstlagrad 25- 50 (25- 50)
Medelfast lagrad 50-100 (50-100)
Fast lagrad 100-200 (100-200)
Mycket fastlagrad gt200 (gt200)
Meyerhof (1956) har foumlr sand angivit foumlljande samband mellan lagringstaumlthet (Dr) sondmotstaringnd vid resp SPT-foumlrsoumlk (Standard Penetration Test) N-tal tryckshysondering (hollaumlndsk sond) och materialets inre friktionsvinkel (ej))
33
Tabell 2 Samband mellan lagringstaumlthet sondmotstaringnd och inre friktions-vinkel (efter Meyerhof 1956)
Lagring Relativ Sonderings- Spetsmotstaringnd Inre friktions-lagrings- motstaringnd vid vid tryckson- vinkel taumlthet SPT-foumlrsoumlk dering cp grader D slag305 cm MNm
2 2r
(12~ (kpcm )
Mycket loumls lt02 lt4 lt20 (lt20) lt30
Loumls 02-04 4-10 20- 40 (20- 40) 30-35
Normal 04-06 10-30 40-120 (40-120) 35-40
Fast 0 6-08 30-50 120-200 (120-200) 40-45
Mycket fast gt08 gt50 gt200 (gt200) gt45
Foumlr siltig sand boumlr den inre friktionsvinkeln enligt Meyerhof minskas med
5 grader medan den foumlr sandigt grus boumlr oumlkas med 5 grader Senare undersoumlkshy
ningar har emellertid visat att spetsmotstaringndet ej enbart paringverkas av jordens
relativa lagringstaumlthet och inre friktionsvinkel Foumlrsiktighet boumlr saringledes iaktshy
tagas naumlr de av Meyerhof foumlreslagna sambanden anvaumlnds vid beraumlkning av exemshy
pelvis plattors och paringlars baumlrfoumlrmaringga En indelning som liknar dem som diskushy
terats av Eide och Meyerhof enligt ovan har foumlreslagits av Kahl amp Muhs (1952)
En viktig faktor som inverkar paring utvaumlrderingen av relativ lagringstaumlthet aumlr det
houmlga horisontaltryck som erharinglls i jorden vid packning och vid foumlrbelastning
Detta medfoumlr att sondmotstaringndet i ett saringdant material vid samma relativa lagshy
ringstaumlthet blir houmlgre aumln i naturligt lagrad och ej foumlrbelastad jord Denna skillshy
nad aumlr av stor betydelse bl a vid packningskontroll i faumllt
Trycksondering i kohesionsjord
Trycksondering aumlr ej saumlrskild vaumll laumlmpad till att bestaumlmma kohesionsjords
skjuvharingllfasthet Som regel kan endast en grov uppskattning goumlras Det registreshy
rade sondmotstaringndet blir ofta alltfoumlr laringgt vilket goumlr bestaumlmningen osaumlker om ej
en spets med stor area anvaumlnds Dessutom har foumlrsoumlk visat att saringdana faktorer
som nedtryckningshastighet spetsens form och lerans sensitivitet paringverkar
sonderingsmotstaringndet
J ezequel (1969) har i lera undersoumlkt bl a nedtryckningshastighetens inverkan paring
34
sondmotstaringndet (spetsmotstaringndet) Detta motstaringnd oumlkade i loumls lera med upp till 35 h 45 naumlr nedtryckningshastigheten oumlkade tio garingnger fraringn 0 6 mmin till 6 mmin Foumlr fast lera var aumlndringen obetydlig Thomas (1965) fann dock att penetrationsmotstaringndet foumlr den fasta s k Londonleran oumlkade naringgot med oumlkad penetrationshastighet Vid foumlrsoumlk utfoumlrda av Ladanyi amp Eden (1969) i loumls lera med houmlg sensitivitet erhoumllls en genomsnittlig oumlkning av 7 5 vid en tiofaldig oumlkning av nedtryckningshastigheten
Sanglerat (1972) anger att spetsvinkeln hos sondspetsen har betydelse endast naumlr spetsmotstaringndet aumlr mindre aumln 2 MNm2
Thomas (1965) har funnit att spetsens diameter i foumlrharingllande till staringngdiametern har relativt stor inverkan paring sondmotstaringndet Han har rapporterat att det specifika spetsmotstaringndet i relativt fast lera blir laumlgre om spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern aumln om den aumlr lika med staringngdiametern Kallstenius (1969) paringpekar att det uppmaumltta spetsmotstaringndet foumlr loumls lera till och med kan bli negativt om tung borrvaumltska anvaumlnds vid sondering och spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern
Foumlr kohesionsjord visar foumlrsoumlk att spetsmotstaringndet q8tatt normalt varierar spe s mellan 10 c och 20 c daumlr c aumlr lerans skjuvharingllfasthet under odraumlnerade foumlr-u u u haringllanden (extremvaumlrden 5 c resp 25 c ) Ett genomsnittsvaumlrde representeraru u sambandet qstatt = 15 c (Sanglerat 1972) Foumlr Londonlera fann Thomas (1965)tat spe s u att qsspe t s = 18 c Meigh amp Corbett (1970) erhoumlll vaumlrdet 16 paring kvoten qstatt c u spe s u naumlr sonderingsresultaten jaumlmfoumlrdes med resultaten fraringn vingborrfoumlrsoumlk Kerisel amp Adam (1969) rapporterar ett spetsmotstaringnd som foumlr halvfast lera och silt var 12 c till 15 c medan motstaringndet foumlr mycket fast lera var 35 c u u u Kallstenius (1969) fann att spetsmotstaringndet i loumls lera i genomsnitt motsvarade 15 c och att baumlrfaktorn N (kvoten qstatt c ) sjoumlnk med oumlkad spetsdiameter ochu c spe s u med oumlkad mantellaumlngd Vid Kallstenius undersoumlkningar bestaumlmdes skjuvharingllfast-heten genom konfoumlrsoumlk Vid lera med houmlg sensitivitet kan sondmotstaringndet emellershytid vara betydligt mindre aumln de ovan angivna vaumlrdena (Ladanyi amp Eden 1969)
Vaumlrdet paring baumlrfaktorn N c varierade vid dessa foumlrsoumlk mellan 5 5 och 8
Foumlrsoumlksresultatenrapporterade exempelvis av Kerisel amp Adam (1969) visar att kvoten qstatt c tenderar att oumlka med oumlkad skjuvharingllfasthet Denna oumlkning aumlrspe s u troligen fraumlmst beroende av svaringrigheter att bestaumlmma den odraumlnerade skjuv-haringllfastheten c Den skjuvharingllfasthet som erharinglls exempelvis ur enaxliga tryckshyu foumlrsoumlk paring laboratoriet blir ofta alltfoumlr laringg vid houmlg skjuvharingllfasthet beroende paring att leran inneharingller sprickor Vid enaxliga tryckfoumlrsoumlk foumlljer brottytan saringdana
35
sprickor i provet Sprickornas orientering och antal har daumlrvid stor inverkan
Vid trycksondering sker brottet laumlngs en paringtvingad brottyta vars laumlge ej i naringgon
stoumlrre utstraumlckning paringverkas av foumlrekomsten av sprickor Daumlrvid blir det
ospruckna lermaterialets haringllfasthet avgoumlrande foumlr sondmotstaringndet
Det teoretiska vaumlrdet paring baumlrfaktorn N baserad paring plasticitetsteorin och saringledes C
paring kvoten qstatt c aumlr 9 0 Det relativt houmlga vaumlrdet som erharinglls fraringn sonde-spe s u middot
ringsfoumlrsoumlk (qstatt = 15 c ) kan delvis foumlrklaras av att deformationshastighetenspe s u
vid sondering aumlr ca 100 garingnger houmlgre aumln den som gaumlller normalt vid vingborr-
foumlrsoumlk (Meigh amp Corbett 1970) Dessa foumlrfattare paringpekar dessutom det faktum
att adhesionen laumlngs sondens mantelyta mellan sondspetsen och den punkt daumlr
spetsmotstaringndet maumlts eller laumlngs den krage som finns paring vissa sondspetsar
paringverkar det beraumlknade nominella spetsmotstaringndet Denna effekt aumlr speciellt
stor vid hollaumlndsk trycksond
Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd
Olika metoder finns foumlr att saumlrskilja spetsmotstaringnd fraringn mantelfriktion i frikshy
tionsjord eller fraringn mantelkohesion i kohesionsjord Ett intensivt utvecklingsshy
arbete paringgaringr f n i Sverige i denna fraringga Mantelmotstaringndet kan maumltas antingen
laumlngs hela sondstaringngen eller lokalt intill sondspetsen Maumltningen kan ske i en
speciell maumltdel (friktionshylsa) bull
Vid trycksond typ Nilcon som aumlr foumlrsedd med glappkoppling intill spetsen
bestaumlms mantelmotstaringndet som utvecklas laumlngs hela sondstaringngen genom att
man paring provningsdjupet foumlrst drar upp sondstaringngen en viss straumlcka och sedan
maumlter den kraft som fordras foumlr att aringterigen trycka ned staringngen till foumlregaringende
nivaring I de flesta fall torde uppdragningen foumlrorsaka en minskning av mantelshy
motstaringndet paring grund av den oumlkade omroumlrningen i kohesionsjord och det oumlkade
haringlrummet runt sondstaringngen paring grund av packningen i friktionsjord I en del
fall kan dock mantelmotstaringndet oumlka paring grund av den temporaumlra uppdragningen
eftersom man i vissa fall efter avdrag foumlr mantelmotstaringnd kan erharinglla ett negashy
tivt spetsmotstaringnd Vanligtvis anvaumlnds dock ej mantelmotstaringndet vid utvaumlrdeshy
ringen av trycksonderingsresultaten
Vid trycksond typ SGI roteras sondstaringngen samtidigt som den trycks ned
Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att rotera sondstaringngen
36
aumlr det moumljligt att utvaumlrdera mantelfriktionen Spetsmotstaringndet registreras
automatiskt med hjaumllp av en mekanisk skrivare som en funktion av djupet
Maximal neddrivningskraft aumlr 10 kN
Mantelmotstaringndet intill sondspetsen kan vid hollaumlndsk trycksond bestaumlmmas med hjaumllp av en saumlrskild friktionshylsa som aumlr placerad ovanfoumlr spetsens kragshy
formade del Mantelfriktionen bestaumlms genom att foumlrst trycka ned spetsen varshy
vid spetsmotstaringndet maumlts Daumlrefter trycks spetsen och friktionshylsan ned sam-
tidigt och summan av mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd maumlts Mantelmotstaringnshy
det antas motsvara skillnaden mellan de tvaring maumltningarna Detta foumlrfarande paringshy
verkar emellertid det beraumlknade mantelmotstaringndet
Trycks hylsa och spets ner samtidigt blir naumlmligen spetsmotstaringndet som regel houmlgre aumln om de trycks ner var foumlr sig Mantelfriktionen laumlngs hylsan oumlkar naumlmshy
ligen oumlverlagringstrycket vid spetsens nivaring och daumlrmed spetsmotstaringndet saringsom
illustreras i fig 2 (Raedschelders 1961) Sanglerat (1972) har uppskattat oumlkshyningen av spetsmotstaringndet till 8 ~ 10 naumlr friktionshylsa och spets trycks ner
samtidigt Dessa resultat pekar paring att mantelmotstaringndet oumlverskattas med det
foumlrfarande som tillaumlmpas i Holland
Under senare aringr har utvecklats trycksonder daumlr spetsmotstaringndet och mantelmotshy
staringndet maumlts separat intill sondspetsen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare Ett
exempel paring en saringdan trycksond aumlr den som har utvecklats av Borro AB
Foumlrutom de ovannaumlmnda sonderna finns en hollaumlndsk (Fugro) och en fransk
(Andina) trycksond dar mantelmotstaringndet maumlts separat Vid den senare sonden
maumlts mantelmotstaringndet med hjaumllp av en separat belastningsring (Sanglerat 1972)
Maumltningar visar att mantelmotstaringndet i sand aumlr som regel stoumlrst alldeles ovanfoumlr sondspetsen Det specifika mantelmotstaringndet minskar i de flesta fall allteftersom
sonden traumlnger ned i jorden Denna minskning kan bero paring att sondharinglet foumlrstoras naringgot under nedtryckningen genom att sondstaringngen ofta aumlr naringgot krokig I extrem-
fall kan aumlven det totala mantelmotstaringndet minska med oumlkat djup beroende paring att
exempelvis en sten framfoumlr sondspetsen foumlljer med vid sonderingen och foumlrstorar sondharinglet Ett saumltt att minska staringngfriktionen och att oumlka nedtraumlngningen av sonshy
den samt att underlaumltta maumltningen av mantelmotstaringndet naumlrmast sondspetsen aumlr att paring jaumlmna avstaringnd punktvis oumlka staringngdiametern saring att borrharinglet foumlrstoras
37
Maumlthylsans placering i foumlrharingllande till spetsen paringverkar mantelfriktionen intill
ett avstaringnd som aumlr beroende bl a av jordens inre friktionsvinkel Foumlr att faring j aumlmshy
foumlrbara vaumlrden paring mantelfriktionen boumlr denna maumltas alldeles intill sondspetsen
Paring detta saumltt skulle erfarenhet som tidigare erharingllits med bl a hollaumlndsk sond
kunna utnyttjas vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksresultaten
I fig 3 visas hur mantelfriktionen vid hollaumlndsk sond varierar vid olika jordshy
material och spetsmotstaringnd (Begemann 1965 a) Man kan se att mantelfriktionen
minskar i foumlrharingllande till spetsmotstaringndet ju groumlvre jordmaterialet aumlr Genom
att samtidigt maumlta spetsmotstaringnd och mantelfriktion aumlr det saringledes moumljligt att
bedoumlma sammansaumlttningen av jordmaterialet intill sondspetsen De av Begeshy
mann angivna sambanden kan emellertid endast anvaumlndas foumlr naturligt avlagrade
jordar under grundvattenytan
Jaumlmfoumlrelser av Sanglerat (1972) med belastningsfoumlrsoumlk har dessutom visat att
de samband som angivits av Begemann (1965 a) foumlr sand och grus aumlr ca 50 foumlr
houmlga foumlr att direkt kunna anvaumlndas foumlr att beraumllrna paringlars baumlrfoumlrmaringga
Enligt Sanglerat (1972) gaumlller foumlljande samband mellan jordart sondmotstaringnd
och kvoten mellan mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd
Tabell 3 Samband mellan spetsmotstaringnd mantelfriktion och jordmaterialets sammansaumlttning (efter Sanglerat 1972)
o statt Mantelmotstaringnd JordartSpetsmotstand qspe s spetsmotstaringnd 2 2 fstat stat(MNm ) (kpcm ) mantel qspets
lt30 lt 30 lt o 001 Loumlst lagrat grus
gt30 gt 30 gt 0006 Sand med snaumlckskal
gt 30 gt 30 0 006-0 02 Sand och grus
gt30 gt 30 002 -004 Siltig sand sandig silt lerig sand och silt
gt 30 gt 30 004 -008 Lera
lt 06 lt6 gt006 Organisk lera torv gyttja och dy
38
30 ~----------------~
N E z 20 Finjordsholt I
(IJ () (lt 16]-l)
-0 C C 0 oo ll ll middot-
ll0 QJE _ 10 ll
-+- C (IJ middot-0 0 (J) 0
0 0 ~1 ~2 ~3 ~4
Mantelfriktion MNm2 Skin friction resistance
Fig 3 Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelfriktion vid hollaumlndsk sond vid olika jordmaterial (efter Begemann 1965)
Relationship between point resistance and skin friction resistance for the Dutch cone penetrometer (after Begemann 1965)
4
A
bull I Po
Ht bull 4 b Igt
Bl l1 1
Fig 4 Definition av oumlverlagringstryck och plattbredd
Definition of overburden pressure and slab width
39
st staMan kan se ur denna tabell att kvoten f att q tt oumlkar med minskad kornshyman e1 spe s storlek Ovanstaringende indelning kan emellertid ej anvaumlndas vid lera eller silt naumlr
dessa jordars sensitivitet aumlr houmlg
Vesic (1967) rapporterar att kvoten fstatt qstatt varierar foumlr sand mellan man e1 spe s 0 006 och 0 0165 Schmertmann (1970) erhoumlll foumlr sand vaumlrden mellan 0 005 och
0 020 Schmertmann (1970) har foumlreslagit foumlljande utvaumlrdering
Tabell 4 Variation av fstatt qstatt vid olika relativ lagringstaumlthet (efterman e1 spe s
Schmertmann 1970)
Sand Loumls Normal Fast
Relativ lagringstaumlthet (D ) 03 06 09r
J ordtryckskoefficient (K) 1 2 4
2Sondmotstaringnd MN m 2 8 22 stat
(qspets) 2Mantelfriktion MNm 0033 0067 0075
(fstat )mantel
fstat stat 160 1120 1165mantel qspets
Emellertid paringverkar friktionshylsans utformning foumlrharingllandet mellan mantelfrikshy
tion och spetsmotstaringnd saringsom framharingllits tidigare
Dimensionering av plattor med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering anvaumlnds i Mellaneuropa i stor utstraumlckning vid dimensionering
av plattor och paringlgrundlaumlggningar Det aumlr rimligt att trycksondering borde kunna
anvaumlndas aumlven i Sverige foumlr att uppskatta saumlttningar av plattor och paringlgrupper
grundlagda paring friktionsjord
Vid dimensionering av plattor liksom av paringlgrupper skall grundkonstruktionen
dels uppfylla kravet att saumlkerheten mot brott (kollaps) aumlr tillraumlckligt houmlg och att
saumlttningarna vid normala belastningsfall ej blir saring stora att den ovanliggande
40
konstruktionen skadas Normalt vaumlljs en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 med
avseende paring grundkonstruktionens brottsaumlkerhet Vid grundlaumlggning paring plattor
blir dock som regel de saumlttningar som kan tillaringtas vid normala belastningsfall
utslagsgivande vid dimensioneringen naumlr plattbredden aumlr stoumlrre aumln ca 1 m
Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning (tillaringtet grundtryck) foumlr plattor paring
sand tillaumlmpas i Kanada i vissa fall den grova tumregeln
stat qspets
Enligt Sanglerat (1972) kan man vid dimensionering av plattor paring sand tillaringta ett
betydligt houmlgre grundtryck aumln det ovan angivna vaumlrdet Sanglerat rekommenderar
ett tillaringtet grundtryck som aumlr en tiondel av spetsmotstaringndet vid statisk sondering
dvs
1 stat qtill = 10 qspets
Ovanstaringende samband kan enligt Sanglerat aumlven anvaumlndas foumlr fast lera och sandig
lera
Sanglerat anger aumlven den tumregeln att saumlttningar ej utgoumlr naringgot problem naumlr sta 2
spetsmotstaringndet q tt gt 1 2 MNm Man boumlr emellertid vara foumlrsiktig naumlr spe s
man anvaumlnder dessa grova tumregler utanfoumlr geografiska omraringden foumlr vilka de
har utvecklats innan man faringtt tillraumlcklig erfarenhet om resp metoders tillaumlmpshy
barhet Sanglerats tumregler torde emellertid ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnshy
ning saringsom naumlmns i det foumlljande
Plattors brottlast
Plattors brottlast beraumlknas som regel ur den generella ekvationen (bl a Terzaghi
1943 Meyerhof 1951)
daumlr K Ky och K aumlr faktorer som aumlr beroende av fundamentets form N NyC q C
och Nq aumlr baumlrfaktorer som aumlr beroende av jordens inre friktionsvinkel cp Baumlr
fundamentets bredd och p aumlr oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn enligt0
fig 4 Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning vaumlljs vanligtvis en saumlkerhetsfakshy
tor med avseende paring brottlasten som aumlr lika med 3 0
41
Foumlr friktionsjord (c=o) foumlrenklas ovanstaringende ekvation till
Muhs amp Weiss (1971) rapporterar foumlr finsand mellansand och grusig sand foumlljande st 2
samband mellan baumlrfaktorerna Ny och N och sondmotstaringndet q att (MNm )q ~es
N = 6 3 qstat -5 och y spets
= 9 qstatN 5 1 q spets -
Spridningen i foumlrsoumlksresultaten var relativt liten troligen fraumlmst beroende paring att
endast naringgra faring jordmaterial har undersoumlkts De av Muhs och Weiss angivna samshy
banden boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas med foumlrsiktighet och endast foumlr grova oumlverslagsberaumlkshy
ningar om de tillaumlmpas paring andra jordmaterial aumln de som undersoumlkts
De Beer (1963) har framharingllit den minskning av jordens inre friktionsvinkel och av
brottlasten som sker naumlr belastningen oumlverstiger ca 10 MNm2
och jordpartiklarna
boumlrjar krossas Denna minskning aumlr av betydelse vid utvaumlrdering av baumlrfaktorerna
Ny och Nq
Foumlr kohesionsjord ( cp = o) erharinglls foumlljande samband eftersom Ny= 0 Nq = 1 0
och Kq =10
q -KcN +pbrott - c u c o
Foumlr en kvadratisk platta (K = 1 3) och en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 foumlrenklas C
ovanstaringende ekvation till
och foumlr en laringngstraumlckt platta (K = 1 0) till C
Jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet c erharinglls ur sambandet u
1 stat cu = 15 q spets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet mellan grundlaumlggningsnivaringn och spe s
ett djup under denna nivaring som motsvarar 2B daumlr B aumlr plattbredden Eftersom
42
sambandet mellan sondmotstaringnd och skjuvharingllfasthet aumlr osaumlkert blir aumlven beraumlkshy
ningen av brottlasten osaumlker naumlr det ovannaumlmnda sambandet anvaumlnds
Plattors saumlttningar
En plattas saumlttning beraumlknas som regel genom att man delar in jorden under
plattan i snitt Daumlrefter uppskattas saumlttningen foumlr varje snitt fraringn den beraumlknade
spaumlnningsoumlkningen i jorden enligt Boussinesqs spaumlnningsekvation och fraringn jorshy
dens kompressionsmodul Kompressionsmodulen erharinglls ur resultaten fraringn
trycksondering kompressometerfoumlrsoumlk enligt SGI pressiometerfoumlrsoumlk eller
oumldometerfoumlrsoumlk Vanligtvis bestaumlms kompressionsmodulen med flera olika
metoder Den baumlsta uppskattning av saumlttningarnas storlek i kohesionsjord ershy
haringlls som regel fraringn oumldometer- och pressiometerfoumlrsoumlk Resultaten fraringn
kompressometer- och pressiometerfoumlrsoumlk blir osaumlkra foumlr sand och grus under
grundvattenytan Denna osaumlkerhet foumlrorsakas fraumlmst av svaringrigheter att erharinglla
ostoumlrda prover foumlr kompressometerfoumlrsoumlken och att foderroumlr eller borrvaumltska
(bentonit) erfordras foumlr att haringlla borrharinglet oumlppet vilket kan paringverka pressioshy
meterresultaten Foumlr sand och grus under grundvattenytan torde en saumlttningsshy
beraumlkning baserad paring resultat fraringn trycksondering ge en baumlttre oumlverensstaumlmmelshy
se med uppmaumltta saumlttningar aumln kompressometer- eller pressiometerfoumlrsoumlk
Det existerar foumlr naumlrvarande tre olika metoder foumlr att beraumlkna saumlttningar i sand
ur resultaten fraringn sonderingsfoumlrsoumlk naumlmligen Meyerhofs metod Buisman-De
Beers metod och Schmertmanns metod
Me_yerhofs metod Denna metod (Meyerhof 1965) foumlr beraumlkning av saumlttningar i
friktions jord baseras paring det samband mellan grundtryck saumlttning och resultat
fraringn Standard Penetration Test (SPT-foumlrsoumlk) som foumlreslagits av Terzaghi amp
Peck (1948) Meyerhof utgaringr ifraringn att qstatt = 0 4 N daumlr qstatt aumlr spetsmot-2 ~es ~es
staringndet (MNm ) vid statisk sondering och N (antal slag30 5 cm sjunkning) aumlr
sondmotstaringndet vid SPT-foumlrsoumlk Meyerhof foumlreslaringr foumlljande ekvationer foumlr beshy
raumlkning av det tillaringtna grundtryck som motsvarar en uppskattad stoumlrsta totalshy
saumlttning av 2 5 cm och en uppskattad stoumlrsta saumlttningsskillnad av 1 8 cm
stat qspets
qtill = foumlr B ~ 12 m och30
stat (1 + 0 3 ) 2 qspets B
foumlr B gt 12 m50
43
eller
stat qspets
qtill = foumlr plattor med normal bredd40
daumlr B aumlr plattbredden (m) och qstatt aumlr det genomsnittliga spetsmotstaringndet fraringn spe s
grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup som motsvarar plattbredden B Tillaringtet
grundtryck reduceras med 50 om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen vid eller oumlver
grundlaumlggningsnivaringn Om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen mellan grundlaumlggningsshy
nivaringn och ett djup 15 B under grundlaumlggningsnivaringn reduceras det tillaringtna grundshy
trycket raumltlinjigt
Det aumlr av intresse att jaumlmfoumlra de uttryck som foumlreslagits av Meyerhof med
Sanglerats ovannaumlmnda tumregel Man kan se att den sistnaumlmnda ger en tillaringten
grundparingkaumlnning som aumlr tre till fyra garingnger stoumlrre aumln den som erharinglls enligt
Meyerhofs mera noggranna beraumlkningsmetod Det boumlr dock paringpekas att Terzaghi
och Pecks beraumlkningsmetod som Meyerhofs metod grundar sig paring i genomsnitt
ger en saumlttning som aumlr ca 30 till 50 av den uppskattade maximala totalsaumlttshy
ningen (25 cm) Jaumlmfoumlrelser av Schmertmann (1970) mellan beraumlknade och uppshy
maumltta saumlttningar visar att saumlttningarna fraumlmst foumlr smaring plattor oumlverskattas enligt
Meyerhofs beraumlkningsmetod medan saumlttningarna foumlr stora plattor kan undershy
skattas Sanglerats tumregel torde daumlrfoumlr ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnning
Buisman-De Beers metod Vid beraumlkningar av saumlttningar i friktionsjord fraumlmst
foumlr loumlst lagrad sand utgaringr man i Holland och Belgien fraringn den konventionella
ekvationen
Lih C C log ( v o
I
~ Ao)h= 1 + e oo0
daumlr (Lihh) aumlr jordens relativa hoptryckning C och e aumlr jordens kompressions-c 0
index resp portal o och Licr aumlr effektivtrycket foumlre belastning resp effektiva 0
spaumlnningsoumlkningen Denna ekvation kan omskrivas till
I I
aringh = 23 1 (cro +10)h C og
00
daumlr C aumlr en koefficient som aumlr lika med 2 3 (1 + e )C Naumlr spaumlnningsoumlkningen0 C
1 o aumlr liten i foumlrharingllande till u kan ovanstaringende ekvation foumlrenklas till 0
44
1h I 1- = ~ o C Cl = 11v Mh 0
daumlr M aumlr den s k kompressionsmodulen Ovanstaringende ekvation angavs foumlrst av
Buisman (De Beer 1967)
Vid saumlttningsberaumlkningar enligt Buisman-De Beers metod antas att spaumlnningsshy
foumlrdelningen under en belastad platta aumlr jaumlmn Foumlr en stel platta motsvarar
medelsaumlttningen den som beraumlknas foumlr en boumljlig platta med konstant kontakttryck
i den karakteristiska punkten Vidare bortses fraringn de deformationer som erharinglls
under den nivaring daumlr spaumlnningsoumlkningen i jorden aumlr mindre aumln 10 av det ursprungshy
liga oumlverlagringstrycket
Buisman (De Beer 1967) har foumlreslagit foumlljande samband mellan kompressionsshy
modulen M och spetsmotstaringndet som aumlr baserat paring elasticitetsteorin
= M = 1 5 qstat spets
Aumlven Verheyden (1955) De Beer amp Martens (1957) och Webb (1970) har diskuteshy
rat det av Buisman foumlreslagna sambandet Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1964) och
Schmertmann (1970) visar att Buisman-De Beers metod oumlverskattar saumlttningarshy
nas storlek med ca 100 (Buisman-De Beers metod ger saringledes resultat som
ligger paring den saumlkra sidan) Det skulle vara moumljligt enligt Meyerhof (1964) att
oumlka det antagna vaumlrdet paring kompressionsmodulen M fraringn 15 qstatt till spe s 1 9 qstatt utan att den maximala saumlttningen blir stoumlrre aumln 2 5 cmspe s
Enligt Bachelier amp Parez (1965) Gielly et al (1970) och Sanglerat (1972) kan
ovanstaringende ekvation foumlr kompressionsmodulen omskrivas till
stat ca~ = M = ex qspets
daumlr ex aumlr en koefficient som aumlr beroende av den omgivande jordens egenskaper
st 2Sanglerat har paringpekat att koefficienten ex foumlr q att gt 2 MNm i stort sett aumlr obeshyspe s roende av jordmaterialet Sanglerat anger foumlljande vaumlrden paring koefficienten a vid beraumlkning av plattors saumlttning vid en spaumlnningsoumlkning i jorden av ca 100 kNm2
45
Tabell 5 Koefficienten a vid olika jordmaterial (efter Sanglerat 1972)
oJord Sondmotstand q stat
t Koefficienten a spe s MNm
2
Laringgplastisk lera lt 0 7 3 11 s 071120 2 11 5
gt 20 1 11 2 5
Laringgplastisk silt gt 20 3El6
lt 20 1 El 2
Houmlgplastisk lera gt 20 2 11 6
och silt lt20 1 a 2
Sand lt50 2
gt 100 15
Krita 201130 2 a 4
gt30 15 a 3
Foumlrsoumlksresultat publicerade av Bachelier amp Parez (1965) och av Meigh amp
Corbett (1970) pekar paring att de av Sanglerat angivna vaumlrdena paring a aumlr av raumltt
storleksordning och att dessa kan anvaumlndas foumlr grova oumlverslagsberaumlkningar
Stor foumlrsiktighet boumlr iakttas speciellt naumlr dessa samband anvaumlnds vid loumls lera
eller silt saumlrskilt om dessa jordar inneharingller organiskt material
Vesic (1970 a) har foumlr friktionsjord foumlreslagit foumlljande uttryck foumlr kompressionsshy
modulen M som tar haumlnsyn till friktionsjordens relativa lagringstaumlthet och spetsshy
motstaringndet
M = 2 (l + D2) stat r qspets
Enligt detta uttryck varierar koefficienten a fraringn 2 foumlr loumlst lagrad sand till 4 foumlr
fast lagrad sand
Aumlven Thomas (1968) har bl a funnit att det foumlr torr sand finns ett klart samband
mellan kompressionsmodul och sondmotstaringnd som aumlr oberoende av oumlverlagrings -
tryck partikelform och gradering Foumlrsoumlk utfoumlrda av Schultze amp Melzer (1965)
visar daumlremot att kompressionsmodulen foumlrutom sondmotstaringndet aumlven varierar
med oumlverlagringstrycket
46
Muhs amp Weiss (1971) anger foumlljande samband mellan kompressionsmodulen M 2 stat 2 stat 2o(MNm ) och sondmotstandet q t (MN m ) vid q t gt 3 0 MN m spe s spe s
M = 265 + 28 qstat spets
Van Wambeke (1962) har jaumlmfoumlrt resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och pressioshy
meterfoumlrsoumlk Kvoten kompressometermodul och sondmotstaringnd (E qstatt ) var p spe s ca 2 3 foumlr silt och 1 1 foumlr sand J ezequel amp Goulet (1965) erhoumlll foumlr sand ett
vaumlrde paring denna kvot som var 2 0
Schmertmanns beraumlkningsmetod Teoretiska beraumlkningar och foumlrsoumlk har visat
att deformationen i friktionsjord ej aumlr stoumlrst omedelbart under en belastad
platta saringsom antas vid Buismans metod Vid foumlrsoumlk utfoumlrda exempelvis av
Eggestad (1963) erhoumllls den stoumlrsta vertikala deformationen paring ett avstaringnd under
en belastad platta som motsvarade 75 av plattbredden Foumlrsoumlken visade dessshy
utom att deformationen foumlr sand mer var beroende av skjuvspaumlnningsoumlkningen i
jorden aumln av oumlkningen av det vertikala oumlverlagringstrycket
Saumlttningen ouml foumlr en belastad platta kan enligt Schmertmann (1970) beraumlknas ur
ekvationen
I ~ LizM
daumlr Iz aumlr en influensfaktor Li p aumlr belastningsoumlkningen vid grundlaumlggningsnivaringn
samt c1 och c2 aumlr koefficienter som tar haumlnsyn till oumlverlagringstrycket vid
grundlaumlggningsnivaringn resp krypning i jorden Dessa tvaring koefficienter erharinglls ur
ekvationerna
Po C =1-05-
1 p
daumlr p aumlr det effektiva oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn foumlre belastshyo ning och
tc2 = 1 + 02 log lt01)
daumlr t aumlr tiden efter belastning i aringr
47
Schmertmann foumlreslaringr paring grundval av belastningsfoumlrsoumlk sambandet
M = stat2 qspets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet bestaumlmt med hollaumlndsk sond spe s
fraringn grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup 2 B under denna Varierar sondmot-
staringndet indelas jorden under en platta foumlrst i olika snitt varefter saumlttningen
mellan tvaring snitt uppskattas med hjaumllp av influensvaumlrdet i fig 5 Enligt
Schmertmann (1970) behoumlvs ingen korrektion goumlras foumlr den belastade ytans
form vid beraumlkning av saumlttningarna Foumlrsoumlksresultat pekar naumlmligen paring att
plattformen ej har naringgon stoumlrre inverkan paring saumlttningarnas storlek i friktionsshy
jord Schmertmanns beraumlkningsmetod ger dock foumlr stora saumlttningar vid foumlrbeshy
lastad sand
Schmertmanns metod liknar Buisman-De Beers metod genom att jordens
kompressibilitet antas vara proportionell mot sondmotstaringndet Den saumlttning
som erharinglls enligt Schmertmanns beraumlkningsmetod blir emellertid laumlgre aumln
Buisman-De Beers metod eftersom ett houmlgre vaumlrde anvaumlnds paring kompressionsshy
modulen M och jordens deformation naumlrmast den belastade plattan antas vara
liten
Dimensionering av paringlar och paringlgruwer med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering vid dimensionering av paringlar har sedan 1940-talet anvaumlnts i
Holland (Huizinga 1948 och 1951) och i Belgien (Verdeyen 1953) Aumlven i
Sydafrika har metoden faringtt anvaumlndning (Kantey 1951) liksom i Turkiet
(Artikoglu 1961) och Jugoslavien (Bogdanovic 1961) Anvaumlndning av statisk
sondering i USSR foumlr dimensionering av paringlar har diskuterats av Shashkov (1965)
En sammanfattning av beraumlkningsmetoder foumlr paringlar har gjorts av Broms (1965)
Statisk sondering anvaumlnds aumlven vid bestaumlmning av erforderlig paringllaumlngd i Holland
Belgien och Frankrike I Holland har sondering ocksaring utnyttjats foumlr att uppskatta
motstaringndet under sjaumllva slagningen (van Weele 1961) Nivaring foumlr paringlstopp uppskatshy
tas i vissa fall daumlr det totala sondmotstaringndet vid hollaumlndsk sond aumlr ca 45 a 50 kN
Emellertid torde denna tumregel ge osaumlkra resultat naumlr paringllaumlngden oumlverstiger
12 a 15 m och mantelfriktionen svarar foumlr en relativt stor andel av en paringles baumlrshy
foumlrmaringga
48
lnfluensfaktor 12 I nfluence factor
08
Influens faktor 1215 lnfluence factor
20 -------------------
Fig 5 Antagen influensfaktor (efter Schmertmann 1970)
Assumed influence factor (after Schmertmann 1970)
0 2Spetsmotstaringnd MN m2 Spetsmotstand MN m Point resistance Point resistance
0~_~10___2~0__300
N Paringld iameter NE E i mm
--0 ~ 50 z 50 - a - a degd6 P1le diameter _ 0 _ ~ in mm - V) ~u V) ~ gt a gt a
5 100 I ~ 5 100 c1omV 1Ol C __ Ol C C a __ 0 C a
-~ O Ou middotc g~Ol _ oshy Ol _
o O -3 i5 150 ~ Paringldiameter ~ ~ 150I _ _ _ a a a aYWj mmIgt gt gt gt o 0 o 0
200~----------~ 200----------
(a) Mycket fast lagring ( b) Fast lagring Very dense Dense
Fig 6 Penetrationsmotstaringnd vid olika diameter och relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance at different pile diameter and relative density (after Kerisel 1957)
49
Det boumlr aumlven observeras vid tillaumlmpning av ovanstaringende grova tumregel att
prefabricerade betongparinglar i Sverige drivs i regel betydligt djupare och haringrdare
aumln vad som aumlr vanligt paring kontinenten Paringlarna drivs ned till saringdana lager som
normalt ej kan narings med trycksondering Detta medfoumlr att statisk sondering vanshy
ligtvis ej anvaumlnds i Sverige till att uppskatta erforderlig paringllaumlngd
Paringlars brottlast
Detaljerade undersoumlkningar angaringende paringlars baumlrfoumlrmaringga har utfoumlrts av Kerisel
(1957 1961 och 1964) Kerisel amp Adam (1969) och av Vesic (1963 1964 1970 a
och 1970b) Kerisel har undersoumlkt baumlrfoumlrmaringgan hos paringlar och sonder med olika
diameter (35 45 110 216 och 320 mm) medan Vesi6s foumlrsoumlk i huvudsak varit
begraumlnsade till paringlar med 100 mm diameter Vid baringde Kerisels och Vesics foumlrshy
soumlk maumlttes mantel- och spetsmotstaringnd separat
I fig 6 7 och 8 visas spetsmotstaringndets variation vid sondering och paringlning i
friktionsjord vid varierande relativ lagringstaumlthet Under ett visst kritiskt djup
(ca 2 a 4 m foumlr det visade fallet i fig 8a) var spetsmotstaringndet konstant och
oberoende av djupet under markytan Vid fast lagrad sand uppnaringdde exempelshy
vis Kerisel maximalt penetrationsmotstaringnd paring 1 5 m djup (1gt = 45 mm) medan
det maximala spetsmotstaringndet foumlr en paringle med 300 mm diameter uppnaringddes
foumlrst paring 15 m djup (fig 6) Det kritiska djupet motsvarade ca 10 paringldiametrar
naumlr sanden var loumlst lagrad och ca 20 paringldiametrar naumlr den var fast lagrad En
betydligt stoumlrre intraumlngningslaumlngd erfordras saringledes foumlr att uppnaring ett graumlnsvaumlrshy
de om sanden aumlr fast lagrad aumln om lagringstaumltheten aumlr laringg
Haumlvning och sprickbildning erharinglls vid belastning runt en paringle naumlr intraumlngningsshy
djupet aumlr mindre aumln det kritiska Naumlr det kritiska djupet oumlverskrids upptraumlder
inga ytterligare foumlraumlndringar vid ytan
I fig 9 visas brottzonens utstraumlckning laumlngs en belastad paringle naumlr brott antas
ske laumlngs en spiralformad brottyta Man kan se att brottzonens laumlngd laumlngs
paringlen oumlkar med oumlkad inre friktionsvinkel foumlr den omgivande jorden Vid 1gt = 25deg
motsvarar brottzonens utstraumlckning ca sex paringldiametrar och vid 40deg ca 21 paringlshy
diametrar Brottzonens form och utstraumlckning har diskuterats bl a av
l 1Ierminier (1953) och De Beer (1961)
Vid beraumlkning av spetsmotstaringndet foumlr paringlar i sand anvaumlnds i Holland det genom-
50
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
2 3 4 5 6 7
Fastbull Oense
E 0 bull 0
c -Faumlltfoumlrsoumlkg-~ 2 middot~ (IJ
0 bull ( Loumlst Lagrad 0
00 fuktig sond)
0
0 Field tests o
Normal l~ose moist sond) 3
0 I 0
Loumls Loose
4
Fig 7 Variation av spetsmotstaringndet vid varierande djup (efter VesW 1964)
Variation of point resistance of pile at different depths (efter VesW 1964)
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
0 10 20 0 10 20 30
06m
Sond 2 o 4m Probe
Paringlegt~ (6 36cm)
Pile
c 0 0
o~ Paringle
A
__
gt6m
(111 36cm)
Pile
(o) Fast logri ng ( b) Mycket fast lagring Oense Very dense
Fig 8 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnd foumlr paringle och sondshymotstaringnd (efter De Beer 1961)
Comparison between the point resistance of a pile and penetration resistance (after De Beer 1961)
51
snittliga sondmotstaringndet inom ett omraringde som straumlcker sig en paringldiameter under
paringlspetsen och 3 75 paringldiametrar oumlver paringlspetsens nivaring (van der Veen amp
Boersma 1957) En ytterligare faktor att beakta vid dimensionering av slagna
paringlar aumlr den packning som sker under nedslagningen Plantema amp Nolet (1957)
fann fraringn foumlrsoumlk med betongparinglar i sand att slagningen hade foumlrorsakat en packshy
ning ned till ca 1 m djup under paringlspetsen Motstaringndet vid sondering och spetsshy
motstaringndet foumlr en paringle visas i fig 10 foumlr ett skiktat material Sondmotstaringndet
oumlkar redan innan sonden traumlnger ned i det underliggande fastare materialet
beroende paring att brottytan i jorden straumlcker sig ca 15 paringldiametrar under paringlshy
spetsen Weiss (1964) rapporterar en inverkan redan paring 05 m avstaringnd oumlver ett
loumlsare skikt foumlr en trycksond med 36 mm diameter
Paring samma saumltt paringverkar ett ovanliggande loumlsare lager spetsmotstaringndet naumlr sonshy
den eller paringlen har traumlngt ned i ett underliggande fastare lager beroende paring att
brottytorna naringr aumlven ovanfoumlr paringlspetsen Denna effekt oumlkar med oumlkad sondshy
eller paringldiameter Variationer i lagringstaumlthet ger saringledes upphov till stoumlrre
variationer i spetsmotstaringnd foumlr en sond aumln foumlr en paringle beroende paring skillnader i
diameter
Dimensionering av paringlar slagna i friktionsjord sker i Holland som regel med
hjaumllp av trycksondsresultat Spetsmotstaringndet hos en paringle antas daumlrvid motsvara
sondmotstaringndet Vid beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan (brottlasten) bortser man som
regel fraringn mantelfriktionen V al av saumlkerhetsfaktor har diskuterats bl a av van
der Veen (1953) Normalt anvaumlnds en saumlkerhetsfaktor F = 20 a 25 (Verheyden
1955 van der Veen amp Boersma 1957)
Vid belastningsfoumlrsoumlk med 25 paringlar erhoumlll Huizinga (1948) en brottlast som
varierade mellan 100 och 150 av sondmotstaringndet Van der Veen amp Boersma
erhoumlll vid 15 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar en brottlast varierande mellan 5 0
och 150 Genomsnittsvaumlrdet motsvarade det uppmaumltta sondmotstaringndet
Skillnaden mellan paringlars spetsmotstaringnd och sondmotstaringndet oumlkar med oumlkat 2sondmotstaringnd Vid ett sondmotstaringnd laumlgre aumln 7 5 MNm har Fram (1948) och
Plantema (1948) rapporterat god oumlverensstaumlmmelse mellan sondmotstaringnd och
paringlars spetsmotstaringnd medan en skillnad erhoumllls naumlr sondmotstaringndet oumlversteg
detta vaumlrde Kerisels undersoumlkningar (Kerisel 1961) visar att spetsmotstaringndet
per ytenhet minskar med oumlkad spetsdiameter Liknande resultat har rapporteshy
rats av van der Veen (1953)
52
D ++-
25 D
r () 20 D r
C () r E
degi C 15 D LogaritmiskE ~ spiral middot-C
() 10 D Logarithmic~--= oc C
C 5D spiral c
C C -~ () 0 Cl 0
5 D
Fig 9 Utstraumlckning av brottzon laumlngs en belastad paringle
Extent of failure surface for a loaded pile
fe- Sond motstaringnd Penetration resistance of probe
~Spetsmotstaringnd foumlr paringle Point resistance of pi le
c - ---- - C C -~ ()00 - -___ Relativ lagrings-
taumlthet ) middot Relative density
I I _
1(
Fig 10 Sondmotstaringnd och spetsmotstaringnd foumlr paringle vid skiktad jord
Penetration resistance and point resistance of pile for stratified soil
53
Erfarenheterna fraringn trycksondering i Tyskland foumlr dimensionering av paringlar aumlr
ocksaring gynnsamma Petermann (1961) rapporterar god oumlverensstaumlmmelse melshy
lan paringlars baumlrfoumlrmaringga och uppmaumltt sondmotstaringnd Menzenbach (1961) har anashy
lyserat resultaten fraringn 88 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar och jaumlmfoumlrt dessa med
uppmaumltt sondmotstaringnd De slagna paringlarna befanns ha en naringgot houmlgre baumlrfoumlrmaringga
aumln platsgjutna paringlar beroende paring den packning som erharinglls under nedslagningen
av en paringle God oumlverensstaumlmmelse mellan resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och
paringlbaumlrighet erhoumllls naumlr sondmotstaringndet och paringlarean var mindre aumln 10 MNm2
resp 2 000 cm2 Muhs (1961) rapporterar att spetsmotstaringndet foumlr en paringle vid
fast och mycket fast lagrad sand (qstatt gt 18 MNm2) kan vara betydligt laumlgrespe s
aumln sondmotstaringndet
Pellegrino (1961) rapporterar att resultaten fraringn belastningsfoumlrsoumlk paring paringlar
slagna i jord av vulkaniskt ursprung (vulkanisk aska o dyl) och resultat fraringn
sonderingsfoumlrsoumlk staumlmde vaumll oumlverens fraumlmst oumlver grundvattenytan Ocksaring
Jezequel amp Goulet (1965) har funnit god oumlverensstaumlmmelse mellan paringlbaumlrighet
och sonderingsmotstaringnd Avvikelsen mellan uppmaumltt och beraumlknad brottlast
var vid dessa foumlrsoumlk 15 till 20 Aumlven Artikoglu (1961) rapporterar positiva
erfarenheter mellan sondmotstaringndet bestaumlmd med hollaumlndsk sond och paringlars
baumlrfoumlrmaringga Paringlarna hade vid dessa foumlrsoumlk slagits genom ett lerlager ned till
ett underliggande sand- och gruslager Goda erfarenheter med hollaumlndsk sond
rapporteras aumlven fraringn Jugoslavien (Bogdanovi6 1961)
Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1965) mellan mantelmotstaringndet hos en paringle (fparinglet )mane1
och en sond (ftel) visar att kvoten varierar mellan omkring 1 25 och 3 0
Ett genomsnittsvaumlrde representerar sambandet
fparingle = 2 fstat mantel mantel
Begemann (1965 b) paringpekar dock att mantelfriktionen foumlr en paringle i ren sand
endast aumlr 50 av den som uppmaumlts med friktionshylsan till den hollaumlndska
trycksonden Denna effekt aumlr troligtvis foumlrorsakad av friktionshylsans utformshy
ning och av hur mantelfriktionen beraumlknas saringsom paringpekats i det foumlregaringende
Belastningsfoumlrsbk med paringlar (Meyerhof 1956) visar att
fparingle = 0 005 stat mantel qspets
54
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet fraringn markytan ned till paringlspet-spe s sens nivaring Spridningen i foumlrsoumlksresultat aumlr stor varfoumlr det av Meyerhof foumlreslag-na sambandet maringste anvaumlndas med foumlrsiktighet Mohan et al (1963) har emellershytid funnit att mantelfriktionen foumlr platsgjutna paringlar kan vara saring stor som ca 2 av det uppmaumltta spetsmotstaringndet vid trycksondering
Foumlr platsgjutna Frankiparinglar som allmaumlnt anvaumlnds bl a i Brasilien tillaringts vanshyligtvis enligt Costa Nunes (1961) ett grundtryck qtill = qstatt 6 foumlr sand och
tt ~es qtill = qp~ts8 foumlr lera
Foumlr kohesionsjord kan spetsmotstaringndet foumlr en paringle generellt beraumlknas ur ekvashytionen
aringl qp e = cN + p
spets c o
Normalt antas att N = 9 Foumlrsoumlksresultat visar emellertid att baumlrfaktorn NC C minskar naringgot med oumlkad paringldiameter
Mantelkohesionen fparinglet kan beraumlknas ur ekvationen mane1
fparingle = ~ C mantel u
Koefficienten ~ aumlr beroende av paringlmaterialet paringltypen (slagen eller platsgjuten paringle) och av paringlformen (rak eller konisk) saringsom diskuterats av bl a Broms (1965) och ~ minskar med oumlkad skjuvharingllfasthet c u
Paringlars saumlttnhYL
Paringlars saumlttning i sand kan enligt Vesiouml (1967 och 1970 a) och Jezequel amp Goulet (1965) uppskattas paring liknande saumltt som saumlttningen foumlr plattor Jorden under en paringle indelas daumlrvid i snitt och spaumlnningsfoumlrdelningen beraumlknas ur Boussinesqs spaumlnningsekvation Kompressionsmodulen M erharinglls enligt Vesiouml ur uttrycket
daumlr q aumlr paringlens spetsmotstaringnd Koefficienten ~ varierar mellan 6 och 9 foumlr0
platsgjutna paringlar och mellan 25 och 50 foumlr slagna eller nedpressade paringlar
55
Emellertid kan ~ paringverkas av paringldiametern saringsom paringpekats av Vesic Foumlr slagshy
na paringlar har foumlljande samband foumlreslagits
2M = 25 q (1 + D )
o r
och foumlr platsgjutna paringlar
2M = 5 5 q (1 + D )
o r
Skillnaden i koefficienten p mellan platsgjutna paringlar och slagna paringlar pekar paring
den stora inverkan som slagningen har paring lagringstaumltheten hos den omgivande
friktionsjorden Plantema amp Nolet (1957) observerade fraringn sonderingsfoumlrsoumlk att
jorden efter slagning av betongparinglar hade erharingllit en oumlkad lagringstaumlthet ned till
2 5 m under paringlspetsen Runt de slagna paringlarna observerades en packning upp
till 1 0 m fraringn paringlarnas yta
Foumlr paringlar slagna i lera beraumlknas saumlttningarna paring samma saumltt som foumlr plattor
Jorden under paringlgruppen delas in i snitt Saumlttningen foumlr varje snitt beraumlknas
Vid beraumlkningarna antas lasten fraringn paringlgruppen oumlverfoumlras till den omgivande
jorden vid paringlgruppens nedre tredjedelspunkt
Kontroll av jordpackning medelst trycksondering
Under senare aringr har statisk sondering anvaumlnts i allt stoumlrre utstraumlckning vid
kontroll av packade fyllningar av fraumlmst friktionsmaterial Vid uppraumlttandet av
en packningsspecifikation maringste haumlnsyn tas till oumlkningen av sondmotstaringndet med
djupet naumlrmast markytan
Hollaumlndsk sond anvaumlndes tex vid kontroll av fyllningen foumlr landningsbanorna vid
den nya flygplatsen i Leopoldville (Verheyden 1955)
Sanglerat (1972) anger flera exempel paring packade grusfyllningar avsedda som
undergrund foumlr byggnader som kontrollerats genom sondering I Sydafrika har
statisk sondering anvaumlnts foumlr packningskontroll vid vibroflotation (Webb amp Hall
1969) I fig 11 visas ett exempel paring den aumlndring av sondmotstaringndet som erhoumllls
vid packning med vibroflotation i en siltig finsand Avstaringndet mellan vibroflotashy
tionspunkterna var 1 8 m
56
0 2Sondmotstand MNm
Djup Jord Penetration m Soil resistanceDepth 0 5 10 15
__Ljusbrun finsand -shy_gtLight brown middot2 lt--Efter vibroflotationfine sand ( After vibroflotation _3 Ljusbrun sil tig 4 fin sand
I 5 Light brown middot
sil ty fine
6 sand gt L------------LLLltcL__C~ Foumlre vibroflotation
Before vibroflotation
Fig 11 Packningskontroll med hollaumlndsk sond vid vibroshyflotation (efter Webb amp Hall 1969)
Compaction control with Dutch cone penetrometer at vibroflotation (after Webb amp Hall 1969)
57
Costa Nunes amp Porto (1965) anger ett fall daumlr hollaumlndsk sond anvaumlndes foumlr att
kontrollera packningen vid Frankis sandpelarmetod Daumlrvid packas loumls sand
genom att man foumlrst slaringr ned ett staringlroumlr i jorden Roumlret fylls sedan med sand
allteftersom det dras upp
Sammanfattning
Trycksondering anvaumlnds i stor utstraumlckning i Holland Belgien och Frankrike
och aumlven i andra delar av vaumlrlden vid dimensionering av plattor och paringlar grundshy
lagda paring friktionsmaterial I Sverige har trycksondering ej anvaumlnts i naringgon
stoumlrre utstraumlckning vid beraumlkning av plattors eller paringlars baumlrfoumlrmaringga eller
saumlttning Ur sonderingsresultaten aumlr det moumljligt att bestaumlmma jordlagerfoumlljden
och jordlagrens relativa lagringstaumlthet Jordlagrens sammansaumlttning kan ofta
uppskattas om spetsmotstaringnd och mantelfriktion maumlts samtidigt eftersom kvoten Ifstat statt 1 ok d ok d fmJord halt D t ar d t middot1middot t
l q som rege arme a middot s e essu om moJ 1gmante spe s att grovt uppskatta kohesionsjords skjuvharingllfasthet ur sondmotstaringndet Emeller-
tid paringverkas sondmotstaringndet av lerans sensitivitet vilket foumlrsvaringrar utvaumlrderingen
Fraumlmst plattors saumlttning i friktionsjord kan beraumlknas ur resultaten fraringn tryckshy
sondering enligt principer som foumlreslagits av Meyerhof (1965) De Beer
(1945) och Schmertmann (1970) Foumlrsoumlksresultat visar god oumlverensstaumlmmelse
med Schmertmanns beraumlkningsmetod medan Buisman-De Beers metod oumlverskatshy
tar saumlttningarnas storlek Trycksondering kan som regel ej anvaumlndas vid beraumlkshy
ning av plattors saumlttning i kohesionsjord
Vid beraumlkning av paringlars baumlrfoumlrmaringga antas att spetsmotstaringndet motsvarar sondshy2motstaringndet naumlr detta aumlr mindre aumln ca 10 MNm och paringldiametern aumlr mindre aumln
ca 50 cm Trycksondering kan dessutom anvaumlndas vid packningskontroll av fyllshy
ningar och naturligt lagrad jord
Summary
Static sounding methods are used existensively in Holland Belgium and France
and also in other parts of the world to estimate the bearing capacity and settleshy
ment of slabs and piles on cohesionless soils In Sweden static soundings are not
commonly used to calculate the bearing capacity and the settlements of slabs and
58
of piles It is possible to estimate from penetration tests the layer sequence and
the relative density If the skin friction resistance is measured at the same time
as the point resistance it is often possible to estimate the composition of the soil
Measurements indicate that the ratio fstatitc qst~titc increases with increasingman e1 -pom
percentage of fines in the soil It is in addition possible to estimate the shear
strength of cohesive soils from the measured penetration resistance However
the penetration resistance is affected by the sensitivity of the soil which comshy
plicates the evaluation of the test results
The settlement of slabs in cohesionless soils can be estimated from the static
penetration resistance by the methods proposed by Meyerhof (1965)
De Beer (1945) and Schmertmann (1970) Comparisons with test data indicate
that the Schmertmann method gives the best agreement with available test data
and that the Buisman-De Beer method overestimates the settlements Static
soundings can as a rule not be used at calculations of settlements for slabs on
cohesive soils
At the calculation of the bearing capacity of piles it is generally assumed that
the point resistance is approximately equal to the penetration resistance when 2this is less than 10 1VJNm and the pile diameter is less than 50 cm Static
sounding method can also be used to check the compaction of fills and of
naturally deposited soils
Referenser
ANDRESEN A 1969 Trykksondering i Norge Nordiskt sonderingsmoumlte i
Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrel Rapp
No 31 p 91-98 Stockholm
ARTIKOGLU N 0 1961 Determining ultimate bearing capacity of precast
reinforced concrete piles from deep sounding tests in Alsancak Harbour
Proc 5 Inst Conf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 3-9 Paris
BACHELIER M amp PAREZ L 1965 Contribution to the study of soil
compressibility by means of a cone penetrometer Proc 6 Int Conf Soil
MechaFound Engng Vol 2 p 3-7 Montreal
59
DE BEER E E 1945 Etude ltles fondations sur pilotis et ltles fondations
directes Chap II Lappareil de penetration en profondeur Ann Trav
Publ Belgique 19453 p 361-388
DE BEER EE 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFound Engng Vol 3 p 250-253 Paris
DE BEER E E 1963 The scale effect in the transposition of the results of
deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson
foundations Geotechnique 13(1963) 1 p 39-75
DE BEER E E 1967 Bearing capacity and settlement of shallow foundations
on sand Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke
Univ April 1965 p 15-33 Durham N Carolina
DE BEER EE amp MARTENS A 1957 Method of computation of an upper
limit for the influence of the heterogeneity of sand layers on the settlement
of bridges Proc4Int Conf Soil MechaFound Engng Vol 1 p 275-282
London
BEGEMANN HKS Ph 1965 a The friction jacket cone as an aid in detershy
mining the soil profile Proc6Int Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 17-20 Montreal
BEGEMANN HKSPh 1965 b The maximum pulling force on a single tension
pile calculated on the basis of results of the adhesion jacket cone Proc 6
IntConf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 229-233 Montreal
BERGDAHL U 1969 Diskussion Sekt III Statisk sondering Nordiskt sonshy
deringsmoumlte i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst Saumlrtro
PrelRapp No 31 p 120-122 Stockholm
BOGDANOVIC L 1961 The use of penetration tests for determining the
bearing capacity of piles Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 2 p 17-22 Paris
BONDARIK GK 1967 Dynamic and static sounding of soils in engineering
geology Trans All-Union Sci Res Inst for Hydrogeol a Engng Geol
New Series No 8 Israel Program for Sci Transl 137 p Jerusalem
60
BROMS B 1965 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden Beraumlkshy
ning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga Stat geot inst Saumlrtr o Prel Rapp
No 9 26 p Stockholm
BUISSON M 1953 Appareils frarnais de penetration enseignements tires des
essais de penetration AnnInst Techn Bat Trav Publ 6(1953)63-64
p 299-304 Sols et Fond No 13
COSTA NUNES A J da 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int
Conf Soil MechaFound EngngVol 3p 257-258 Paris
COSTA NUNES AJ da amp PORTO MJC 1965 Fondations de reservoirs en
sol compacte par le fon~age de pieux de sable Proc6IntConfSoil Mech
aFound Engng Vol 2 p 32-35 Montreal
DAHLBERG R 1972 Sonderingsmotstaringndets beroende av oumlverlagringsshy
trycket - resultat fraringn laboratorie- och faumlltfoumlrsoumlk Vaumlg- o Vattenb
18(1972)5 p 240-243
EGGESTAD A 1963 Deformation measurements below a mode footing on the
surface of dry sand Proc European Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 233-239 Wiesbaden
EIDE O 1956 Baereevne av peler i sand Norges GeotInstPubl No 18
15 p Oslo
FRANX C 1948 The hearing capacity of piles as derived from deep soundings
loading tests and formulae Proc 2 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 4 p 118-121 Rotterdam
GEUZE EC WA 1953 Resultats dessais de penetration en profondeur et
de mise en charge de pieux-modele AnnInst Techn Bat Trav Publ
6(1953)63-64 p 315-319 Sols et Fond No 13
GIELLY J LAREAL P amp SANGLERAT G 1970 Correlations between
in situ penetrometer tests and the compressibility characteristics of soils
ProcConf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc
p 167-172 London
61
l 1IERMINIER R 1953 Remarques sur le poinQonnement continu des sables
et graviers AnnInstTechnBatTravPubl 6(1953)63-64 p 377-385
Sols et Fond No 13
HUIZINGA T K 1948 Some pile driving problems Proc 2 Int Conf Soil
Mech a Found Engng Vol 2 p 185-191 Rotterdam
HUIZINGA T K 1951 Application of results of deep penetration tests to
foundation piles BuildResCongrDiv 1 P3 p 173-179 London
JEZEQUEL J 1969 Les penetrometres statiques Influence du mode demploi
sur la resistance de pointe Bull Lias Lab Rout Ponts et Chauss No 36
p 151-160
JEZEQUEL J amp GOULET G 1965 Essais in situ et fondations sur pieux
BullLiasLabRout Ponts et Chauss No 12 p 31-316
KAHL H amp MUHS H 1952 Uber die Untersuchung des Baugrundes mit einer
Spitzendrucksonde Bautechnik 29(1952)4 p 81-88
KAHL H MUHS H amp MEYER W 1968 Ermittlung der Groumlsse und des
Verlaufs des Spitzendrucks bei Drucksondierungen in ungleichfoumlrmigem
Sand in Sand-Kies-Gemischen und in Kies Mitt Deutsch Forsch ges
Bodenmech (Degebo) TechnUniv Berlin H 21 p 1-36
KALLSTENIUS T 1969 Trycksondering i Sverige Nordiskt sonderingsmoumlte
i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrelRapp
No 31 p 99-114 Stockholm
KANTEY BA 1951 Significant developments in sub-surface explorations for
piled foundations Trans South African Inst Civ Engrs 1(1951) 6 p 159-185
KERISEL J 1957 Contribution a la determination experimentale des reactions
dun milieu pulverulent sur une fondation profonde Proc4Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 1 p 328-334 London
KERISEL J 1961 Fondations profondes en milieux sableux variation de la
force portante limite en fonction de la densite de la profondeur du diametre
et de la vitesse denfoncement Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng
Vol 2 p 73-83 Paris
62
KERISEL J 1964 Deep foundations basic experimental facts Proc North middot
American Conf Deep Found Vol 1 p 5-44 Mexico
KERISEL J amp ADAM M 1969 Charges limites dun pieu en milieux argileux
et limoneux Proc 7 Int ConfSoil Mech aFound Engng Vol 2 p 131-139
Mexico City
KERISEL J l 1IERMINIER R amp TCHENG Y 1965 Resistance de pointe en
milieuCpulverulents de serrages divers Proc6IntConf Soil Mecha
Found Engng Vol 2 p 265-269 Montreal
LADANYI B amp EDEN W J 1969 Use of the deep penetration test in sensitive
clays Proc7IntConfSoil MechaFound Engng Vol 1 p 225-230
Mexico City
MEIGH A C amp CORBETT BO 1970 A comparison ofin situ measurements
in a soft clay with laboratory tests and the settlement of oil tanks Proc
Conf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc p 173-179
London
MENZENBACH E 1961 The determination of permissible point loads of piles
by means of static penetration tests Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 99-104 Paris
MEYERHOF GG 1951 The ultimate bearing capacity of foundations Geotechshy
nique 2(1951)4 p 301-332
MEYERHOF G G 1956 Penetration tests and bearing capacity of cohesionless
soils J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 82(1956)SMl 19 p
MEYERHOF GG 1964 Theoretical analysis on bearing capacity and horizonshy
tal and vertical movements of deep foundations in comparison with field
experience General report Proc North American Conf Deep Found
Vol 2 p 415-420 Mexico
MEYERHOF GG 1965 Shallowfoundations J Soil MechaFoundDiv Proc
ASCE 91(1965)SM2 p 21-31
MOHAN D JAIN G S amp KUMAR V 1963 Load bearing capacity of piles
Geotechnique 13(1963)1 p 76-86
63
MURS R 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf Soil Mech
aFound Engng Vol 3 p 272-273 Paris
MURS R 1966 On the point-resistance of soundings in ununiform cohesionless
soils Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 3 p 504-506
Montreal
MURS R amp WEISS K 1971 Untersuchung von Grenztragfaumlhigkeit und Setzungsshy
verhalten flackgegrtindeter Einzelfundamente in ungleichfoumlrmigen nichtshy
bindigen Boden Mitt Deutsch Forsch ges Bodenmech (Degebo) Techn
Ulliv Berlin R 26 39 p
PELLEGRINO A 1961 Discussion on Piled foundations Proc5IntConf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p273-275 Paris
PETERMANN A 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p248-250 Paris
PLANTEMA G 1948 Results of a special loading-test on a reinforced concrete
pile a so-called pile sounding interpretation of the results of deep-soundshy
ings permissible pile loads and extended settlement observations Proc 2
IntConfSoil MechaFoundEngng Vol4 p 112-118 Rotterdam
PLANTEMA G amp NOLET CA 1957 Influence of pile driving on the sounding
resistance in a deep sand layer Proc 4 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 52-55 London
RAEDSCRELDERS RM 1961 Discussion Proc5IntConfSoil Mecha
Found Engng Vol 3 p 275-277 Paris
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Elsevier Publ
Co Amsterdam 464 p
SCRMERTMANN J R 1970 Static cone to compute static settlement for sand
JSoil MechaFoundDiv Proc ASCE 96(1970)SM3 p 1011-1043
SCRULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 1 p 354-358 Montreal
64
SHASHKOV SA 1965 Investigation of pile resistance by combined sounding
Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 2 p 314-318 Montreal
TERZAGHI K 1943 Theoretical soil mechanics John Wiley amp Sons Inc
New York 510 p
TERZAGHI K amp PECK R B 1948 Soil mechanics and engineering practice
John Wiley amp Sons Inc New York 423 p
THOMAS D 1965 Static penetration tests in London Clay Geotechnique 15
(1965)2 p 174-179
THOMAS D 1968 Deep sounding test results and the settlement of spread
footing on norrnally consolidated sand Geotechnique 18(1968) 4 p 472-488
WAMBEKE A van 1962 Methodes dinvestigation des sols en place Etude
d~une compagne d~essais comparatifs Sols-Soils 1(1962)2 p 9-16
WEBB DL 1970 Settlement of structures on deep alluvial sandy sediments
in Durban South Africa Proc Conf In Situ Investigations in Soils a
Rocks British GeotSoc p 181-220 London
WEBB DL amp HALL RI 1969 Effects of vibroflotation on clayey sands
J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 95(1969)SM6 p 1365-1378
WEELE AF van 1961 Deep sounding tests in relation to the driving resistshy
ance of piles Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng Vol2 p165-169
Paris
VEEN C van der 1953 The hearing capacity of a pile Proc 3 Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 2 p 84-90 Ztirich
VEEN C van der amp BOERSMA L 1957 The hearing capacity of a pile
predetermined by a cone penetration test Proc 5 Int Conf Soil Mech a
FoundEngng Vol 2 p 72-75 Paris
WEISS K 1964 Neuere Erkenntnisse mit Spitzendrucksonde Vortraumlge der
Baugrundtagung 1964 in Berlin Deutsche Gesellschaft foumlr Erd- und Grundshy
bau H 20 p 227-277
65
VERDEYEN J 1953 Determination de la charge portante de pieux en beton
arme au port petrolier dAnvers AnnInst Techn Bat Trav Publ 6
(1953)63-64 p 291-296 Sols et Fond No 13
VERHEYDEN A 1955 Dutch penetrometer tests in the Belgian Congo Proc 1
South Afric Reg Conf Soil MechaFoundEngng Vol 1 p 308-314
VESIC AS 1963 Bearing capacity of deep foundations in sand Highw Res
Rec No 39 p 112-153
VESIC A S 1964 Investigations of hearing capacity of piles in sand Proc
North American ConfDeep Foundations Vol 1 p 197-224 Mexico City
VESIC AS 1967 llltimate loads and settlements of deep foundations in sand
Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke Univ
April 1965 p 53-68 Durham N Carolina
VESIC A S 1970 a Load transfer in pile-soil systems Ur Design and
Installation of Pile Foundations and Cellular Structures Ed H Y Fang
och T D Dismuke p 47-73
VESIC A S 197 O b Tests on instrumented piles Ogeechee River Site J Soil
MechaFound DivProc ASCE 96(1970)SM2 p 561-584
67
TRYCKSONDERING I FRIKTIONSMATERIAL - RESULTAT AV LABORATORIEshyFOumlRSOumlK
Civilingenjoumlr Ulf Bergdahl Orrje amp Co - Scandiaconsult )
Nedan skall i korthet redogoumlras foumlr resultaten fraringn vissa sonderingsundersoumlkshy
ningar som utfoumlrts vid Tekniska Houmlgskolan i Stockholm med bidrag fraringn
Statens Raringd foumlr Byggnadsforskning Syftet med undersoumlkningen har varit att
klargoumlra hur olika egenskaper hos friktionsmaterial paringverkar sonderingsmotshy
staringndet foumlr naringgra olika sonderingsutrustningar varav dock endast foumlrsoumlken
med trycksond redovisas haumlr nedan Med haumlnsyn till det stora antal provningar
som var oumlnskvaumlrt besloumlts att utfoumlra foumlrsoumlken paring laboratorium i liten skala
Resultaten kan daumlrfoumlr ej direkt oumlversaumlttas till faumlltfoumlrharingllanden men redovisade
relationer boumlr gaumllla aumlven vid ordinaumlra faumlltundersoumlkningar
Sandmaterial
Foumlr undersoumlkningen har anvaumlnts tre sandtyper som benaumlmns G 12-sand Husbyshy
sand och Baskarpsand I fig 1 visas kornfoumlrdelningen foumlr de olika sandmateshy
rialen som i korthet kan beskrivas paring foumlljande saumltt
G 12-sanden aumlr en havssand som huvudsakligen bestaringr av rundade kvartskorn
med en diameter mellan 0 1 och 0 5 mm
Husby3 anden kommer fraringn ett sandtag utanfoumlr Stockholm och bestaringr huvudsakshy
ligen av kantiga kvarts- och faumlltspatkorn ocksaring de med en diameter paring mellan
0 1 och 0 5 mm Graderingskoefficienten aumlr dock naringgot houmlgre foumlr Husbysanden
aumln foumlr G 12-sanden
Baskar_p3anden kommer fraringn den s k Baskarpformationen vid Vaumlttern och bestaringr
huvudsakligen av rundade kvarts- och faumlltspatkorn med en diameter paring mellan
) Fr o m 197 4 Statens geotekniska institut
68
100
~
I 90
IG 12-~and J Husbysand 80
Il I70 ~ O
I I60 V Baskarpsandc 50--0 ~
40 A I
I 1 Ic
30 c
c J20
10 1--
0 Q02 005 01 Q2 05 2 5 70 20
I- Silt---i------- Sand --------Grus -I Kornstorlek d mm
Fig 1 Kornfoumlrdelning foumlr de undersoumlkta sandmaterialen
Grain size distribution curves for the tested materials
69
0 25 och 2 0 mm Materialet aumlr saringledes naringgot groumlvre aumln baringde G 12- och Husbyshy
sanden medan graderingskoefficienten foumlr detta material var houmlgre aumln saringvaumll
Husby- som G 12-sandens
Houmlgsta och laumlgsta skrymdensitet och motsvarande portal sammanfattas i nedanshy
staringende tabell
Sandtyp eYdmax emin Yd min max
G 12-sand 166 059 144 084
Husbysand 1 75 054 138 094
Baskarpsand 180 047 162 064
Fyllning och packning
Sanden packades vid flertalet foumlrsoumlk skiktvis i oljefat med 0 6 m diameter och
0 9 m houmljd Packningen utfoumlrdes med en 10 kg stamp som slaumlpptes fraringn viss
houmljd Genom att variera skikttjocklek fallhoumljd och antal stampningar per skikt
kunde man erharinglla densiteter fraringn den loumlsaste till den fastaste (fig 2)
Efter fullbordad packning av materialet i beharingllaren utfoumlrdes endast en sondering
i beharingllarens mitt varefter densitetsbestaumlmning utfoumlrdes Genom att upprepa
packning och sondering har paring detta saumltt erharingllits ett stort antal sonderingsshy
diagram och nedan laumlmnade redogoumlrelse utgoumlr en bearbetning av resultaten fraringn
alla dessa diagram
Densiteten kunde i varje foumlrsoumlk bestaumlmmas med cylindervolymeter och genom
vaumlgning och volymsbestaumlmning av hela provbeharingllaren
Huvuddelen av foumlrsoumlken har utfoumlrts paring torr sand men foumlr att studera effekten
av vatten i sanden har foumlrsoumlk utfoumlrts aumlven med fuktig och vattenmaumlttad sand
Vid foumlrsoumlken med vattenmaumlttad sand packades foumlrst den torra sanden varefter
vatten fick fylla porerna i materialet genom paringfyllning underifraringn
70
Sondering
Foumlr att ge moumljlighet till jaumlmfoumlrelse mellan olika sonderingsmetoder och aumlven faring
klarhet i huruvida naringgon av de nu anvaumlnda metoderna aumlr oumlverlaumlgsen andra vad
gaumlller utvaumlrdering av friktionsmaterials egenskaper har i dessa undersoumlkningar
anvaumlnts tre olika metoder naumlmligen trycksondering enligt Jonell amp Nilsson AB
(Nilcon AB) manuell viktsondering enligt svensk geoteknisk standard och laumltt
hejarsondering enligt tysk standard DIN 4094 I denna artikel behandlas dock
enbart resultaten fraringn trycksonderingsfoumlrsoumlken som ovan naumlmnts
2Vid trycksonderingen anvaumlndes en pyramidformad spets (10 cm tvaumlrsnittsarea)
faumlstad paring en 20 mm staringng vilken drevs ned i foumlrsoumlksmaterialet med en manuellt
driven kedjedomkraft varvid det totala neddrivningsmotstaringndet registrerades
Vid dessa foumlrsoumlk har mantelfriktionen bedoumlmts vara saring liten att den kunde foumlrshy
summas
Resultat av trycksonderingsfoumlrsoumlk i torrt material
Sonderingsmotstaringndet har maumltts som totalmotstaringnd i kp och fraringn varje foumlrsoumlk
har erharingllits ett motstaringndsdiagram av den typ som visas i fig 3 daumlr man kan
se att motstaringndet naumlrmast sandytan var saring laringgt att det ej kunde registreras
Fraringn ca 10 cm djup oumlkar sonderingsmotstaringndet naumlra linjaumlrt till ca 50 cm djup
fraringn vilket djup oumlkningen aumlr mindre Detta kan delvis bero paring inverkan av manshy
telfriktion mot provbeharingllarens vaumlggar
Foumlr att kunna jaumlmfoumlra sonderingsmotstaringndet vid olika lagringstaumltheter i olika
material har valts att fraringn sonderingsdiagrammen ta ut sonderingsmotstaringndet
paring 45 cm djup daumlr upphaumlngningseffekten ej har observerats
Genom att i ett diagram (fig 3) ange det saringlunda erharingllna sonderingsmotstaringndet
som funktion av portalet vid respektive foumlrsoumlk finner man att det inte existerar
naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och portal foumlr de provade
materialen Det framgaringr tex att man vid portalet 0 60 i G 12-sand uppmaumltt ett
trycksonderingsmotstaringnd paring 150 kp medan Husbysanden gav ca 700 kp foumlr samshy
ma portal Denna stora skillnad aumlr anmaumlrkningsvaumlrd bl a daumlrfoumlr att dessa baringda
sandsorter aumlr taumlmligen lika med avseende paring kornstorleksfoumlrdelning Delvis
kan olikheten foumlrklaras av den naringgot houmlgre graderingskoefficienten och den
stoumlrre kantigheten hos Husbysanden
71
1750 --------~--------~-------~
~ bull --1700
gt E
---
1 ij c Q)
Cl
1650
l600L---------L----------------~ 0 50 700 150
Packningsarbete kpm I dm3
Fig 2 Samband mellan packningsarbete och densitet foumlr G 12-sand
Density of the tamped G 12 sand as a function of the compaction effort
700
72
8001--------~-------~---------
)( I X Test N205178
G 12-sand Yci = 1645 Vm1
e =Q611
600
Q
-le 500 _ 60a tl
bulloC 400
80 0
E V)
400OJ 300Cmiddot Sonderingsmotstaringnd kp a
O +C
~ 200
100
0 I-_____________________________ 050 a50 070 aao Q90 11)0
Ibull x Baskarpsand bull I O G 12- sand
IDmiddotn___+_---H--u_s_b_y_sa_n_d_______bull max
Portal e
Fig 3 Sonderingsmotstaringnd P t foumlr trycksonderingsmetod Jonen amp Nilsson AB sofu funktion av portalet Samshybanden gaumlller sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de tre materialen
The penetration resistance P st for the static peneshytrometer at 45 cm depth below sand surface as a function of the void ratio for the tested materials
73
De i diagrammet redovisade sambanden mellan portal och trycksonderingsmotshy
staringnd kan anges med foumlljande uttryck
log p st = a + b e1 (1)
daumlr Pst trycksonderingsmotstaringndet i kp
e portalet
ab materialkonstanter som faringr anses bero paring bl a jordens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Vanligen anses det foumlreligga ett samband mellan relativa lagringstaumltheten (D )r och sonderingsmotstaringndet antingen maumltt med trycksond eller med dynamisk
sondering I fig 4 har daumlrfoumlr gjorts en sammanstaumlllning av sonderingsmotstaringnden
fraringn 45 cm djup med den beraumlknade relativa lagringstaumltheten I figuren har ocksaring
inritats ett av Schultze amp Melzer (1965) publicerat samband mellan trycksondeshy
ringsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet
Aumlven i denna sammanstaumlllning finner man att det ej existerar naringgot samband
som aumlr generellt giltigt foumlr alla tre sandsorterna eller lika med det av Schultze
amp Melzer presenterade Saringt ex motsvaras ett spetsmotstaringnd paring 200 kp i G 12-
sand av ett paring 700 kp i Husbysand vid 100 relativ lagringstaumlthet Det aumlr ocksaring
intressant att notera att det vid foumlrsoumlken erharingllits oumlver 100 relativ lagringsshy
taumlthet vilket troligen sammanhaumlnger med metoden att bestaumlmma loumlsaste och
fastaste lagring
Av foumlrsoumlken har saringledes framkommit att det ej finns naringgot entydigt samband melshy
lan trycksonderingsmotstaringnd paring 45 cm djup och relativ lagringstaumlthet i torr packad
sand Det ligger naumlra till hands att tro att det ej heller i oumlvrigt skulle finnas naringgot
entydigt samband mellan trycksonderingsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet i
olika friktionsmaterial Man kan daumlremot konstatera att det foumlr en och samma
sandtyp finns en viss bestaumlmd relation mellan sonderingsmotstaringnd paring ett visst
djup och relativ lagringstaumlthet eller portal Detta foumlrharingllande skulle saringledes goumlra
det moumljligt att anvaumlnda trycksondering foumlr kontroll av tex paclmingsgraden i fyllshy
ningar En kalibrering med haumlnsyn till materialet blir dock noumldvaumlndig
74
800 +
J X I X
I I-
600 X
Cl X Baskarpsand- 1 O G 12-sandd Schultze Melzer 1 + Husbysand 11 ( 1965) C I Ibullo Il) 400
E --0 I IIl) 0
it f --ltIgt
11 C 0 0
V) +
200
oV
o~ 0
0--0
0 0 050 100 150
Relativ lagringsfaumlfhet Dr
Fig 4 Trycksonderingsmotstaringndet P t som funktion av relativa lagringstaumltheten D s r Correlation between the penetration resistance P t for the static penetrometer and the relative den- s sity Dr for the tested materials
75
Inverkan av vatten i sanden
De ovan redovisade resultaten haumlrroumlr fraringn foumlrsoumlk i torrt material vilket ju norshymalt ej paringtraumlffas i naturen Daumlrfoumlr utfoumlrdes ocksaring vissa foumlrsoumlk dels i vattenmaumltshytat material dels i fuktigt material som ovan naumlmnts
Foumlrsoumlken i vattenmaumlttad sand visade samma sonderingsresultat som foumlrsoumlken med sondering i torr sand med motsvarande portal
Eftersom effektivtrycket i jorden aumlr mindre i vattenmaumlttat material aumln i torrt material och friktionen mellan sondspets och sand blir laumlgre kan man foumlrvaumlnta att sonderingsmotstaringndet blir laumlgre i det vattenmaumlttade materialet Sannolikt aumlr detta fallet men skillnaderna aumlr saring smaring att de ej har framkommit vid dessa foumlrshysoumlk daumlr endast sonderingsresultatet ned till 45 cm djup anvaumlnts
I fig 5 redovisas resultatet av trycksonderingar i fuktig sand (vattenhalt 3 - 12 ) tillsammans med motsvarande kurvor fraringn foumlrsoumlken i torr sand Man finner att sonderingsmotstaringndet till foumlljd av kapillaumlrkrafterna i sanden oumlkat betydligt Saring tex oumlkade sonderingsmotstaringndet i Husbysand vid portalet e 0 80 fraringn ca 120 kp till ca 240 kp dvs med 100 Detta foumlrharingllande beaktas veterligt ej vid bestaumlmshyning av grundlaumlggningsnivaring eller tillaringtet grundtryck Maringnga har dock noterat hur sonderingsmotstaringndet minskar kraftigt vid eller naringgot oumlver grundvattenytan
Samband mellan inre friktionsvinkel och sonderingsmotstaringnd
Eftersom det ej var moumljligt att paringvisa naringgot direkt samband mellan sonderingsshymotstaringnd och sandmaterialens relativa eller faktiska lagringstaumlthet som var gemensamt foumlr alla de undersoumlkta sandmaterialen fortsattes foumlrsoumlken med beshystaumlmning av sandmaterialens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Inre friktionsvinkeln bestaumlmdes med hjaumllp av treaxliga tryckfoumlrsoumlk paring torr sand vid olika lagringstaumlthet hos resp material I fig 6 visas foumlrharingllandet mellan inre friktionsvinkeln tp d och porositeten efter konsolidering nc Inom de rmdersoumlkta porositetsomraringdena foumlr de tre sandtyperna aumlr sambanden mellan tpd och nc raumltshylinjiga Friktionsvinkeln var houmlgst foumlr Husbysanden (41 - 47deg) och laumlgst foumlr G 12-
osanden (31 - 36 ) bull
Genom att kombinera den ovan redovisade formeln (1) med ekvationen foumlr det raumlt-
76
800t----------------------------~
Torr Torr Baskarp- Husbysand sand
600
Q -le + Husbysand w =10-12 ~ )( Baskarpsand w=3-5 -0 C
bulli + -l)
400
0 +E
middot-l)
0) C
--Qj
-0 C 0 V)
200
x 0
050 060 070 080 090 100
Portal e
Fig 5 Vattenhaltens inverkan paring trycksonderingsmotstaringndet i Baskarp- och Husbysand
Comparison between the results from the static cone penetrometer tests in dry and moist sand
77
45
~
~ ~
~ -shyQ) -g-shy
40 i A
x Baskarpsand
o G 12- sand a ~
+ Husbysand
middot c
X
(J 0c
0 _
35 omiddot
~ -- O-Q)
--~
-
deg ~o
30 I-
30 35 40 45
Porositet efter konsolidering nc
Fig 6 Samband mellan inre friktionsvinkeln 4) d och porositeten n Inre friktionsvinkeln har bestaumlmts gen8m triaxialfoumlrsoumlk paring torrt material
Angle of internal friction 4)d for the three tested materials at different densities Results from triaxial tests
78
linjiga sambandet mellan inre friktionsvinkel och porositet farings nedanstaringende samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
c2 log P = c1 + (2)
tpd + c3
daumlr p = sonderingsmotstaringndet
= konstanterc1 2 3
inre friktionsvinkelnlf) d =
Exempel paring saringdana samband anges i fig 7 daumlr de beraumlknade sambanden redovisas tillsammans med erharingllna foumlrsoumlksresultat Som framgaringr av figuren finns det ej heller naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
i de haumlr tre undersoumlkta sandmaterialen utan friktionsvinkeln kan aumlndras utan att sonderingsmotstaringndet oumlkar Saringlunda erhoumllls paring 45 cm ajup ett spetsmotstaringnd av 200 kp vid en friktionsvinkel av ca 34deg i G 12-sand 39deg i Baskarpsand och 42deg i
Husbysand
Inverkan av jordens kompressibilitet
Till foumlljd av de erharingllna olikheterna bedoumlmdes det noumldvaumlndigt att i betraktelsen ta med aumlven materialens kompressibilitet Under en sista fas i undersoumlkningarna bestaumlmdes ocksaring sandmaterialens kompressibilitet m i cm2kp vid olika lag-v ringstaumltheter i den s k jaumlttekompressometern daumlr sanden kunde fyllas och packas paring samma saumltt som i oljefaten i vilka sonderingarna utfoumlrdes Kompressibiliteten har haumlr bestaumlmts paring grundval av den uppmaumltta sammantryckningen mellan lastshystegen 0 67 och 4 15 kpcm2 Som framgaringr av fig 8 framkom vid dessa foumlrsoumlk raumltlinjiga samband mellan materialens kompressibilitet och portalet i sanden Sambanden aumlr dock olika foumlr de tre sandsorterna Det visade sig att kompressishy
2biliteten var stoumlrst i Husbysanden (1 5 auml 4 0 middot 10-3 cm kp) och laumlgst i G 12-
sanden (0 6 auml 1 2 middot 10-3 cm2kp) Eftersom man kan foumlrvaumlnta att en houmlg komshy
pressibilitet skulle ge ett laringgt sonderingsmotstaringnd finner man haumlr foumlrklaringen till att det inte finns ett entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre
friktionsvinke1
Sedan det visat sig att sonderingsmotstaringndet ej heller var direkt och entydigt beshyroende av kompressibiliteten har flera foumlrsoumlk gjorts att erharinglla ett samband
79
8001---------~-------~--------+
x Baskarpsand
O G 12- sand
+ Husbysand
tJ c
bullt (
- 400 t----------+---l-----------+----J-----------4-1
E ( r c middot ltIl
tJ c
~
0
o--------------------------------10 35 40 45
Inre friktionsvinkel ltfgtd grader
Fig 7 Samband mellan inre friktionsvinkel och tryckshysonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de undersoumlkta materialen
Correlation between the static penetration resistance P st and the angle of internal friction
80
+
30t---------~----------------_-_____
gtltBaskarp sand OG 12-sand +Husby sand
-1
Q -le
u ~ 201----------1-----------+-+---------- E
X
Qmiddot-V) V) QJ
-shyQ E 0
~ 0r----------t-------------t-rr-----------1
00 _______________________________ a as a6 a1
Portal e
Fig 8 Samband mellan kompressibiliteten mv och portalet e
Relations between void ratios (e) and compressibility (m ) in cm2kp for the three tested materials v
81
mellan aring ena sidan sonderingsmotstaringndet och aring den andra naringgon funktion av jorshy
dens kompressibilitet och inre friktionsvinkel Ett saringdant samband visas i fig 9
och kan skrivas
p = 1 tg 23 4gt o 2 tg tp _ 4 6 ] (3)st 023 m [ tg 23 tp e
V
Sambandet gaumlller foumlr sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup i torr sand Som framshy
garingr av (3) aumlr det inte nog att enbart studera effekten av kompressibiliteten och
baumlrigheten paring sonderingsspetsen utan skillnaden i friktion mellan jord och
spets har aumlven faringtt beaktas Denna har uttryckts som foumlrharingllandet mellan en
medelfriktionsvinkel ( lfgt ) foumlr de tre sandtyperna vid olika lagringstaumltheter och 0
den uppmaumltta friktionsvinkeln vid aktuell taumlthet Friktionen mellan staringl och sand
har antagits vara 23 av aktuell friktionsvinkel i sanden
Summary
This paper describes some results from a laboratory investigation of penetration
resistance in cohesionless soils The investigation has been carried out in the
Soil Mechanics Division at the Royal Institute of Technology Stockholm and has
been supported by the Swedish Council of Building Research
The investigation included static penetration tests in three types of sand (Fig 1)
which were compacted to different densities in a cylindrical container The
penetrometer which is the most common type in Sweden is manufactured by
Nilcon AB and has a pyramidal point with a maximum cross-sectional area 2
of 10 cm
The test results show (Fig 3) that there is no unique relationship between the
penetration resistance at a certain depth and the void ratio in the sands As
shown in Fig 4 the normally assumed relationship between the penetration
resistance and the relative density D does not exist either r
As shown in Fig 5 the penetration resistance in moist sand was found to be
about twice the resistance in dry sand Other tests in saturated sand show that
there is no significant difference in the penetrometer resistance between dry
and saturated sand
82
+ 80 ~
+ +V
7 0 + X
X +
X v~
X60
~ Xc9-gr
~ 50 vO 0
___ ___~140
0 0 x Baskarp sand
30 o G 12-sand
+ Husby sand
20
1 0
I I040 02 06 08 10 12 14 16
Pst mv 10-1
Fig 9 Samband mellan trycksonderingsmotstaringnd P t kompressishybiliteten mv och inre friktionsvinkeln 4gt d 8
Correlation between static cone penetration resistance P t the compressibility mv and the angle of interna friction 8 4gt d
83
To study the effect of the internal friction and the compressibility of the sands
some additional tests were performed The angle of internal friction tp d was
taken from triaxial tests on dry sand and the compressibility m was taken V
from compressometer tests The results of these tests are shown in Fig 6
and 8
Since no unique relationships was found between the penetration resistance and
the angle of internal friction lf) d Fig 7 an attempt was made to find a correshy
lation between a combined function of tp d mv and the penetration resistance
Such a function is shown in Fig 9 and Equation (3)
Referenser
SCHULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol1 p 354-358 Montreal
85
ANVAumlNDNING AV TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING TYP NILCON VID GRUNDUNDERSOumlKNING
Professor Sven Hansbo Institutionen foumlr geoteknik med grundlaumlggning CTH
Inledning
JampW (AB Jacobson amp Widmark) har sedan 196 0 i sin konsultverksamhet anvaumlnt
trycksondering oumlverallt daumlr denna ansetts ekonomiskt konkurrenskraftig i foumlrshy
haringllande till alternativet viktsondering Firmans staumlllningstagande till foumlrmaringn
foumlr trycksonden har baserats paring att friktionen (eller kohesionen) mot sondshy
staumlngerna har foumlrsvaringrat och ibland resulterat i en felaktig tolkning av utfoumlrda
viktsonderingar jfr fig 1 a - b Det aumlr inte bara staringngfriktionens motstaringnd
mot nedpressning och vridning av sonden som daumlrvidlag har betydelse utan
ocksaring det ljud som uppstaringr laumlngs staumlngerna Detta ljud kan laumltt tolkas som ett
ljud fraringn sjaumllva sondspetsen och daumlrmed vilseleda borrningsledaren i hans beshy
doumlmning av jordart paring sondspetsnivaringn
Man kan konstatera att det raringtt en taumlmligen utbredd misstro mot trycksond av
typ Nilcon (f d Jonell amp Nilsson) En av anledningarna har varit att man med
denna trycksond ibland uppmaumltt saring stor mantelfriktion mot sondstaumlngerna att
spetsmotstaringndet blivit negativt ett foumlrharingllande som laumltt kan uppstaring naumlr totala
mantelfriktionen inte maumlts kontinuerligt utan endast punktvis (t ex paring varje eller
varannan meters djup) Dessutom aumlr det ofta svaringrt foumlr borrningsledaren eller
foumlr den som tolkar sonderingsdiagrammet att oumlverhuvudtaget avgoumlra mantelshy
friktionens storlek En ytterligare anledning till naumlmnda misstro aumlr att kaumlnsligshy
heten hos sonden inte aumlr tillraumlcklig vid de loumlsaste jordavlagringarna Okets
massa (15 alt 30 kg) verkar naumlmligen som en extra belastning paring sonden och
maringste vid en noggrann analys - liksom massan av paringskarvade sondstaumlnger -
adderas till det registrerade sonderingsmotstaringndet
Naumlr en ny utrustning introduceras aumlr det taumlmligen sjaumllvklart att man snart uppshy
taumlcker vissa barnsjukdomar Saringdana har ocksaring foumlrekommit paring Nilcons tryckshy
sond Bland dessa barnsjukdomar kan naumlmnas ofullkomligheter i kraftoumlverfoumlring
till skrivare (vissa glapp nollinjefoumlrskjutning) i djupregistrering (exempelvis
86
Kv 0---- Vi bull10
Fist gr smiddot middot AONJAumlR (ml G
5----
Lsk
L10---- lsk
25
15---- 50
7520----0 2J hv20cm
___ Skjuvharingllfasthet enl konmetoden vaumlnstra borrharinglet
25-- -- Skjuvharingllfasthet enlkonmetoden houmlgra borrharinglet m --e--- Sensitivitet enlkonmetoden vaumlnstra borrharinglet JW==t===t100
0 20 40 hv20cm---Q--- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrharinglet
Fig 1 a Jaumlmfoumlrelse mellan viktsonderingar i kvicklera (t o v) och normalshysensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshystaringnd mellan sondharinglen = 20 m Sonderingsmotstaringndet i kvickleran aumlr som framgaringr vaumlsentligt laumlgre aumln i den normalsensitiva leran
Comparison between weight-soundings in quick clay (left) and in clay with normal sensitivity The shear strengt in both cases approximately equal Distance between bore-holes = 20 m As can be seen the resistance to penetration in the quick clay is much lower than in the clay with normal sensitivity
87 Vb tt kPo(oreducerod I Vb
fv + 10 0 10 0 30 10 50 60 70 ~ 10
(mmy)L my0 F~~H~~fmiddot ~ -))1middot_Jw
ttvx u vx I ---r-vx -[ Il
~1--- Lt L vx middot--
i~ -- 11__-+---+--L vx
L vx sk kLvx
L vx 11gt++--+---t---llh-_ ___Lvx L vx
5 Lsk middot l -
L vx ll1----t---Lvx [(I L
I f--+-c+-L
]
II
L sk 11--11---
I I
iL
I ~
I
11gt--+-H-I middot1
10 I I
~
I -
I(
L Csk 111--+--+-c-++-i
I X~ I I _I
15---- L L sk 111--4---l--+l+--slc+--1 -I --_ II I ----I I
I )
St 13 1 +--i----20---- L 111---1-----+--++
I I ~
0 20 40 60 80 100 1Xl 11[) 11 11
25---- I
~
I
0 2 6 8 10 12 14 16 18 20kN I I I
~I _
I -3Q ____
I I I
I ~I
35----
---Q---- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrhoumllet (
-+- Skjuvhoumlllfasthet enl vingborr houmlgra borrhOumllet
I__ _ __ Sensitivitet enl kon metoden vaumlnstra borrhoumllet
40---shy ___ Skjuvharingllfasthet enlvingborr vaumlnstra borrharinglet
m 0 2 I 6 8 10 12 11 16 1 8 20 kN
Fig 1 b Jaumlmfoumlrelse mellan trycksonderingar i kvicldera (tv) och normalshy
sensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshy
staringnd mellan sondharinglen = 65 m Spetsmotstaringnden aumlr som framgaringr i
stort sett lika medan totala sonderingsmotstaringnden aumlr helt olika
Comparison between static penetrometer tests in quick clay (left)
and in clay with normal sensitivity Distance between bore-
holes = 65 m The shear strength in both cases approximately equal
As can be seen the point resistance is about the same whereas the
total resistance differs considerably
88
slirning mellan maumlttrissa och staringng) och i sjaumllva glappkopplingen till spetsen
(alltfoumlr kort slaglaumlngd och vakuumeffekter) Misstagen har emellertid underhand
raumlttats till och utrustningen fungerar nu i stort sett tillfredsstaumlllande Likvaumll
skulle man oumlnska sig en praktiskt anvaumlndbar och ekonomiskt konkurrenskraftig
trycksond daumlr man kunde maumlta dels motstaringndet mot sondspetsen direkt dels
friktionsmotstaringndet mot mantelytan paring en viss given laumlngd av sondstaringngen paring
viss given houmljd oumlver spetsen Kunde man dessutom vid spetsen bygga in yttershy
ligare registreranordningar tex portrycksmaumltare och gammaneutronsond och
faring hela resultatet utskrivet paring remsstans skulle man utan tvekan faring ett utomshy
ordentligt fint instrument foumlr kartlaumlggning av undergrundens tekniska egenskaper
Trycksondering ur konsultens synvinkel
Nilcons trycksond har trots de inledningsvis paringtalade bristerna visat sig vara
mycket anvaumlndbar i praktisk verksamhet - framfoumlr allt genom att den registreshy
rar sondmotstaringndet kontinuerligt Foumlrdelarna med metoden har blivit aumln mer
paringtagliga genom en mekanisering som eliminerat behovet av foumlrankringsanordshy
ningar moumljliggjort stoumlrre nedpressningskraft och medfoumlrt en kraftig rationalishy
sering i form av minskad undersoumlkningstid och reducerade kostnader Mekanishy
seringen har ocksaring medfoumlrt att inverkan av den personliga faktorn mer eller
mindre eliminerats
Vi kan alltsaring konstatera att trycksonden praktiskt-ekonomiskt i maringnga fall aumlr
oumlverlaumlgsen viktsonden som aumlr den naumlrmast jaumlmfoumlrbara sonderingsutrustningen
Hur ser man daring i dag paring moumljligheterna till en korrekt tolkning och aumlr dessa
oumlverlaumlgsna jaumlmfoumlrt med moumljligheterna vid andra sonderingsmetoder Som jag
naumlmnde inledningsvis raringder en viss skepsis gentemot trycksond av typ Nilcon
vilket bl a yttrat sig i att man i SGF s sonderingskommittes anvisningar - i de
fall trycksondering goumlrs - rekommenderat jaumlmfoumlrande viktsondering i ett
bestaumlmt antal borrpunkter Denna oumlvertro paring viktsonden aumlr foumlr mig garingtfull
och bottnar utan tvekan i en konservatism som trots paringstaringende om motsatsen
starkt praumlglar aumlven ingenjoumlrsfacket Det finns ocksaring en annan skola foumlr vilken
trycksonden aumlr naumlstan allena saliggoumlrande Av en nyutkommen bok av Sanglerat
(1972) framgaringr att man paring olika haringll i vaumlrlden bedriver en omfattande forskning
foumlr att kunna oumlversaumltta trycksonderingsresultaten till baumlrighets- och deformashy
tionsegenskaper Det foumlrefaller naumlstan som om man vill goumlra trycksonden till
ett universalinstrument med vilket man kan loumlsa alla geotekniska problem Foumlr
89
mig aumlr denna oumlvertro paring trycksonden lika oberaumlttigad som den tidigare paringtalade
misstron Trycksonden kan enligt min uppfattning aldrig bli annat aumln ett hjaumllpshy
medel - ett korrelationsinstrument - som goumlr det moumljligt att kartlaumlgga variashy
tioner i jordlagerfoumlljd och materialegenskaper inom en region med likartade
geologiska foumlrharingllanden De mera preciserade geotekniska egenskaperna likshy
som den detaljerade jordlagerfoumlljden maringste emellertid faststaumlllas med mera
sofistikerade metoder Trycksondering boumlr daumlrfoumlr alltid kombineras med andra
mera avancerade undersoumlkningsmetoder En direkt tolkning i stil med den som
anges av forskare och i laumlroboumlcker kan endast goumlras i saringdana fall daumlr de geoshy
logiska foumlrharingllandena aumlr ensartade och vaumllkaumlnda och daumlr egenskaperna hos inshy
garingende jordarter redan aumlr kaumlnda i foumlrharingllande till trycksonderingsresultaten
Kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd
En av metodens fraumlmsta foumlrdelar aumlr att den - jaumlmfoumlrt med andra sonderingsshy
metoder - starkt foumlrbaumlttrar moumljligheterna till kartlaumlggning av jordlagerfoumlljden
Detta skall haumlr illustreras med fyra exempel
Det foumlrsta exemplet aumlr haumlmtat fraringn en forskning utfoumlrd vid Chalmers tekniska
houmlgskola (jfr Hansbo S amp Torstensson B-A 1968) I samband haumlrmed gjordes
- vid sidan av trycksondering - en noggrann analys av jordlagerfoumlljden och de
geotekniska egenskaperna hos ingaringende jordarter i en deltaavlagring i Karlstad
fig 2 Som framgaringr kan man av sondmotstaringndet klart saumlrskilja graumlnsen mellan
det oumlvre lagret av organisk friktionsjord (haumlftiga kastningar i sondmotstaringnd) och
det undre lagret av mjaumlla (finsilt) - lera (ett lugnt foumlrlopp hos sondmotstaringndet)
oumlvergaringngen lerasandig mo naumlrmast oumlver fast botten aumlr ocksaring klart markerad
Den mjuka sonderingskurvan fraringn ca 15 till 30 m djup visar att jordlagren av
silt och lera aumlr homogena Mantelfriktionen aumlr som framgaringr houmlgre i den dyiga
leran aumln i den rena mineralleran (ca 3 - 5 kPa mot ca 1 kPa) Det framgaringr ockshy
saring att jorden ner till 15 m djup aumlr grovkornig (starkt varierande motstaringnd) och
mycket loumlst lagrad (laringgt medelmotstaringnd) De houmlga portal som uppmaumltts paring vissa
nivaringer i mon (finsanden) avspeglas klart i sondmotstaringndet Hade sonderingen utshy
foumlrts med viktsond skulle det - eftersom totala sonderingsmotstaringndet aumlr foumlrshy
haringllandevis lika genom hela jordprofilen - utan tvivel ha varit omoumljligt att avshy
goumlra de foumlrharingllanden som saring klart avspeglas i trycksonddiagrammet
Det andra exemplet aumlr haumlmtat fraringn riksvaumlg 15 mellan Karlshamn och Ronneby
0
5
10
15
20
Brungraring sandig mo med vaumlxtdelar
Brungraring mjaumllig mo med vaumlxtdelar
Brungraring dyig mjaumllig mo
Graring dyig lerig mjaumlla
Organisk
halt voldeglo
12 45 14 17 45 40 11 39 35 41 30 24 45 39 40
0
Kornstorleksfoumlrdelning Sonderinos-motstan11
vikt kN 20 40 60 80 100 0 25 50 75
( (
Densitet 3
tlm Vattenhalter
deglo 20 40 60
Portal SkjlNharingllfasthet
kPa 0 50 100
5
lf---+------+-+10
15
20
25 Graring dyig mjaumllig lera
25
E
g-300
s C
O
30 3 ~ 0
~ 06-02 mm mellansand 0 50 100 150
Sensitivitet
~ 02-006 mm grovmo ~ Vattenhalt Skjuvharingllfasthet en konfoumlrsoumlk
- lt006mmsilt bull bull Finlekstal -0--o- Sensitivitet enl konfoumlrsoumlk
Fig 2 Trycksondering utfoumlrd i en deltaavlagring Variationerna i spetsmotshystaringndet liksom storleken ger en god bild av jordlagerfoumlljden liksom av den oumlverlagrade sandens porositet
Static penetrometer test in a deltaic deposit The variation and magnitude of point resistance give a good picture of the soil profile as well as of the porosity of the top layer of sand
91
fig 3 Jordlagerfoumlljden karakteriseras haumlr liksom i oumlvrigt i Blekinge av oreshy
gelbundna vaumlxlingar mellan organiskt och oorganiskt samt mellan groumlvre och
finare material ofta med flera torrskorpebildningar orsakade av havets uppshy
repade transgression och regression Svaringrigheterna att tolka trycksonderingsshy
dio-rammet aumlr stoumlrre i detta fall aumln i foumlregaringende men kompletteras trycksonshy
deringen med provtagning paring vissa nivaringer - aumlven om detta sker i mindre utshy
straumlckning aumln som visas i figuren - faringr man som framgaringr en mycket klar bild
De vaumlxelvis foumlrekommande skikten av lera och mjaumllamo framtraumlder bl a tydshy
ligt Likasaring kan man klart urskilja att jorden mellan ca 5 5 och 8 m djup aumlr
mera homogen aumln i oumlvrigt vilket ocksaring framgaringr av provtagningen Den jaumlmshy
foumlrande viktsonderingen ger daumlremot smaring moumljligheter till en detaljerad tolkning
Det tredje exemplet - ocksaring det haumlmtat fraringn Blekinge naumlrmare bestaumlmt
kv Gaumlvle i Karlshamn - visar att man i de fall friktionen mot sondstaringngen kan
foumlrsummas faringr god korrelation mellan motstaringndet vid trycksondering och antashy
let vridna halvvarv vid viktsondering fig 4 Exemplet illustrerar ocksaring tvaring
icke ovanliga fel vid trycksonderingen Det ena felet bestaringr i att man efter varshy
je skarvning av sondstaringngen och lyftning av oket faringr ett tillfaumllligt oumlkat sondmotshy
staringnd Denna oumlkning kan bero paring portrycksfoumlraumlndringar i jorden under viloshy
pausen vid skarvningen och aumlr daring i och foumlr sig inte naringgot fel men den kan ocksaring
bero paring att sondstaringngen naumlr oket staringr i sitt oumlvre laumlge klaumlmmer mot sidan av
det foumlrborrade haringlet Motsatsen julgransform kan uppstaring om sondstaringngen
klaumlmmer mot sidan av haringlet naumlr oket staringr i sitt nedre laumlge Dessa klaumlmkrafter
kan undvikas genom att man anvaumlnder raka sondstaumlnger och ser till att sondshy
staringngen hela tiden loumlper lodraumltt utan att stoumlta mot haringlets vaumlggar Det andra
felet bestaringr i en nollinjefoumlrskjutning vilket framgaringr av att skrivararmen vid
skarvningarna (representerad i diagrammet av de paring varje meter aringterkommanshy
de horisontella linjerna) inte garingtt helt tillbaka
Det fjaumlrde och sista exemplet paring hur man med trycksondering kan bedoumlma jordshy
lagerfoumlljden aumlr haumlmtat fraringn Gaumlvle lasarett belaumlget paring en grusarings med svaringrforceshy
rat ytlager av sand och grus Med hjaumllp av trycksondering har det haumlr varit
moumljligt att lokalisera ett antal lerlinser eller lerlager under grundlaumlggningsshy
nivaringn fig 5 a - b Fig 5 a visar en jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och
sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr Fig 5 b visar ett trycksondharingl
kombinerat med provtagning 10 m fraringn sondharinglen i fig 5 a De stora och snabshy
ba variationerna samt storleken paring sondmotstaringndet visar att jorden inneharingller
92
Tr Vi ni =
o-(s)mmj L vx p~ m Mj
9 0 I m MJ
(gr)(I mMJ
5-
10-m
Fig 3
(rrv~)~j s IDi vx M I Mf(I)
Mjm MJ 100 19x 25
M I V LJ v L(mj) V L (mj)
V L ~j~ V L l
L mj L DJ L CD
mjM l
5 6 kN (l)s m Mn
Jfoumlnfoumlrelse mellan tryck- och viktsonderingsshyresultat i en finkornig skiktad jord Tolkningsshymoumljligheterna med avseende paring jordlagerfoumlljden aumlr som framgaringr vaumlsentligt baumlttre vid trycksonshydering aumln vid viktsondering
Comparison between static penetrometer test and weight sounding resistance in a fine-grained layered soil The possibility of interpretation with reference to the soil profile is obviously much better when using a static penetrometer than when using a weight sounding equipment
0--
s--
10--
15
20--m
93
Vb ~------------------~ st I
~~- + _10-+---+-+----+---+-+---+
Dy -l~~---+---l-+--1--1---+--j cmiddotJ -
G G Si -
I-
L~ -lnlr-=F=~c=--t--i--t---t---i I -
v ==-L2] - euJ-=lc---------+--t---t------1
(s)Si -llm-U~==l==-1--W
Li -
IL -- r7 77 7 - h
L -71-11----l--J--1--+----+---+--1---1
- ~ ~ -
L I gt I
I I _r
Sil -~t=t=t=t=~I~~~~ -= --(gr)S
-(s) Gr lot~2=plusmn4=plusmn6 =ai=~1o~J12=114k-N
I
f kPa ( oreducerad )
0 20 40 60 80
_
f
l --1--il---L---1
___~______ 0 20 40 60 8051
PRESSIOMETERMODUL Ep MPa
0246810
bull Sensitivitet (S 1)
enl vingborr
- Skjuvharingllfasthet tr)
Pf
enl vingborr
KRYPTRVCK Pt1 MPa GRANSTRVCK PI MPa
0 02 04 06 08 1 0
-_- I
I I Pt t ~
Fig 4 Exempel paring god korrelation mellan sondmotstaringnd vid trycksondering och antal vridna halvvarv vid viktsondering Den goda korrelationen sannolikt beroende paring att staringngfriktionen aumlr noll
Example of good correlation between penetration resistance and number of half-turns per unit penetration by weight sounding The good correlation probably due to the fact that the side friction is negligeable
94
--0
--5
--10
--15
--20
--25
grMmj M Lm vx
mj Ml (g) L(in) mj Ml vx mJ M f vx
L([)
L
(gr)s mL
Lm sm LMIT)
Ml v L(iJ)
ls M V L li v L [ _j
2 4 6 8 10 12 14 16 kN
0 2 4 6 8 10 12 14 16 kN 20 40 60 sek20cm middot m
fig a)
Fig 5
fig b)
Jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr i en oregelbunden aringsavlagring Trycksonderingen moumljshyliggoumlr i detta fall lokalisering av lerlinser (lerskikt) i sand- och grusshyavlagringarna Sondharinglet i fig b) belaumlget 10 m fraringn sondharinglet i fig a)
Comparison between static penetrometer tests and dynamic sounding type Pionjaumlr in an erratic esker The static penetrometer tests make it possible to locate clay lenses (layers) in the sand and gravel deposits The bore-hole in fig b) is situated 10 m from the bore-hole in fig a)
95
vaumlxelvis grovkorniga och finkorniga skikt Vi ser ocksaring hur man i b) faringtt vaumlsentshy
ligt stoumlrre totalt sondmotstaringnd aumln i a) men att spetsmotstaringndet i stort sett aumlr
lika Trycksonddiagrammen visar mycket klart laumlget hos de soumlkta lerlinsernalershy
lagren
Kartlaumlggning av jordarters geotekniska egenskaper
Som jag redan tidigare framharingllit boumlr en trycksondering om man vill naumlrmare
kartlaumlgga jordarternas geotekniska egenskaper kombineras med mera sofistikeshy
rade undersoumlkningsmetoder Det torde naumlmligen vara orealistiskt att foumlr prakshy
tiskt bruk bygga in i sjaumllva trycksonden alla de maumltanordningar som skulle beshy
houmlvas foumlr en korrekt analys Fraringgan aumlr om det oumlverhuvudtaget aumlr moumljligt att ta
haumlnsyn till alla de faktorer som paringverkar sonderingsresultatet Man behoumlver
bara peka paring saringdana faktorer som inverkan av neddrivningshastighet sensitivitet
i lera portrycksfoumlraumlndringar i silt och finsand stenar i sand och grus taumlttshy
liggande grovkornigare skikt i lera organiskt inneharingll etc foumlr att foumlrstaring hur
komplex tolkningen maringste bli Kombinerad med provtagning och direkt bestaumlmshy
ning av de geotekniska egenskaperna i faumllt och i laboratorium utgoumlr den emellershy
tid i praktiken ett utmaumlrkt och noumldvaumlndigt komplement En mycket omfattande
sammanstaumlllning av forskning och erfarenheter betraumlffande oumlversaumlttning av
spetsmotstaringndet foumlr olika trycksondtyper till skjuvharingllfasthet friktionsvinkel
etc har som naumlmnts gjorts av Sanglerat (1972) Den tolkning till skjuvharingllfasthet
som redovisas foumlr Nilcons trycksond maringste emellertid tas med stor reservation
och kan endast betraktas som oumlverslagsmaumlssigt korrekt foumlr lera av Goumlteborgsshy
typ Helt andra vaumlrden har ibland erharingllits foumlr lera inom andra regioner i
Sverige Man kan alltsaring konstatera att korrelationsfaktorn maringste bestaumlmmas
fraringn fall till fall Kaumlnner man korrelationsfaktorn har man daumlremot stora moumljshy
ligheter att goumlra en direkt oumlversaumlttning
Som exempel paring dessa moumljligheter vill jag bl a haumlnvisa till fig 2 daumlr den odraumlshy
nerade skjuvharingllfastheten uppenbarligen kan uttryckas som ca 120 av spetsshy
trycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna oumlvre graumlnsen) och fig 4
daumlr samma skjuvharingllfasthet aumlr ca 17 0 av spetstrycket (spetstrycket i
MPa = spets kraften i kN)
En aumlnnu baumlttre illustration till naumlmnda moumljligheter ges i fig 6 Trycksondeshy
ringen som i detta fall gjorts i en moraumlnlera i Lund har sedermera komplette-
Pr f Skr I+ 10 Tr il 0- F-Rii K
(s)m Mnl
mMnl flBI I iiJ
(m)Mnl
Mnl
Mnl 5-
Mnl
lTTENHALTERfrac34 0 20 o
PRESSIOMETERMODUL KRPTRYCK Pfl MPa Ep MPa GRANSTRVCK Pt MPa 0 4 8 12 16 20 q__ 05 10 1 5
t
~
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kN
10--m
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan resultat av trycksondering och pressiometerfoumlrsoumlk i moraumlnlera i Lund Spetsmotstaringndet avspeglar i stort pressiometershymoduler och graumlnstryck Comparison between results of static penetrometer and pressure meter tests in boulder clay in Lund The point resistance has good correlation with the pressure meter modulus and the critical pressures p1 and pfl
ltD 0-
97
rats med pressiometerfoumlrsoumlk och med belastningsfoumlrsoumlk Man ser att pressioshy
metervaumlrdena i stort sett avspeglar spetsmotstaringndet vid trycksondering oumlvershy
ensstaumlmmelsen aumlr mycket paringtaglig vad betraumlffar graumlnstrycken Pn och p1 En
analys visar att pressiometermodulen aumlr ca 2 (mera exakt 1 8 plusmn 0 7) ggr
spetstrycket att graumlnstrycken p1 aumlr O 2 (0 20 ~ 0 05) och Pn ca O 15
(0 14 plusmn 0 06) ggr spetstrycket Skjuvharingllfastheten bedoumlmd ur graumlnstrycket p1
och genom provbelastning av plattor med diametern 1 0 m blir i detta fall
ca 130 av spetstrycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna undre
graumlnsen) Helt andra relationer mellan spetstryck och pressiometervaumlrden
erharinglls emellertid i andra fall jfr fig 4
Sammanfattning
Trycksonden av typ Nilcon aumlr kanske fraumlmst genom sin kontinuerliga registreshy
ring av sonderingsmotstaringndet ett utomordentligt gott hjaumllpmedel foumlr kartlaumlggshy
ning av lagerfoumlljden i en jordprofil Foumlr bestaumlmning av jordens geotekniska
egenskaper boumlr den emellertid alltid kombineras med andra mera sofistikerade
metoder upptagning av ostoumlrda prover pressiometerfoumlrsoumlk faumlltvingborrning
etc Av spetstryckets och mantelfriktionens storlek kan man daumlrvid faring en god
uppfattning om de geotekniska egenskaperna hos den jord som aumlr belaumlgen mellan
provtagningsnivaringer och provtagningsharingl Metoden aumlr i sin nuvarande mekaniseshy
rade form rationell snabb och ekonomisk Direkt maumltning av spetstrycket och
mantelfriktionen skulle starkt foumlrbaumlttra metoden Det skulle ocksaring paring laumlngre
sikt vara oumlnskvaumlrt att aumlven kunna registrera portrycksfoumlraumlndringarna vid nedshy
drivningen och att resultaten skrevs ut paring rems stans
Summary
Experiences concerning the practical use of the Nilcon (previously Jonell amp Nilsson)
static penetrometer are presented It is shown that this penetrometer is an
extremely usable aid in locating various soil layers in a soil profile An advantage
in this respect of the Nilcon method is that the resistance to penetration is conshy
tinuously registered on a penetration diagram It is felt however that it should
not be used - unless combined with other more sophisticated investigations - to
classify the soils with respect to geotechnical data such as shear strength and
compressibility Such classification based only upon the results of penetrometer
98
tests can only be successful in regions with similar geological background
where furthermore the geotechnical data are lmown from previous experience
A proper combination of penetrometer tests and laboratory investigations and
also more advanced field investigations e g pressuremeter tests and field
vane tests is no doubt the easiest and best way - both from technical and from
economical aspects - to obtain the lmowledge of the subsoil required in modern
foundation engineering
The use of the Nilcon penetrometer is with its present mechanized form
rational quick and economic A direct registration of the point resistance and
of the side friction would strongly improve the method In a longer time
perspective it would be desirable to be able to register also the pore pressure
changes ltluring penetration and have the results printed on a tape recorder
Referenser
HANSBO S amp TORSTENSSON B-A 1968 Saumlttningar under oljecisterner
i Karlstad Vaumlg- och vattenbyggaren No 8 p 112-120
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice New York
99
0
ERFARENHETER FRAN TRYCKSONDERING
Teknologie doktor Torsten Kallstenius K-Konsul t
Kalibrering
En svensk specialitet aumlr och har redan fraringn boumlrjan varit sjaumllvregistrerande
sonder
De diagram oumlver spetsmotstaringnd - djup man faringr fram paring det viset blir mera detalj -
rika aumln diagram som ritas upp i efterhand efter borrningsprotokoll Denna deshy
taljrikedom har paradoxalt nog verkat foumlrsvaringrande foumlr trycksonderingens snabba
utbredning daring i boumlrjan maringnga geotekniker inte kaumlnde sig hemma med den specielshy
la typ av diagramtolkning man maringste laumlra sig
Naumlr vi i boumlrjan paring 1950-talet boumlrjade trycksondera med SGIs sonderingsmaskin
var foumlrsta intrycket att kontrasten i diagrammen mellan kohesionsjord och friktionsshy
jord var mycket tydlig och saumlkrare aumln vid viktsondering aringtminstone i Stockholmsshy
omraringdet (fig 1) och Goumltaaumllvdalen Vid utvaumlrdering av spetsmotstaringndet hade man
vissa problem med att spetsmotstaringndet vid smaring spetsdiametrar blev mycket litet
jaumlmfoumlrt med maumltnoggrannheten Foumlrsoumlkte man arbeta med stoumlrre spetsdiametrar
till samma staringngdiameter uppkom problemet med nollinjefoumlrskjutning Det kunde
konstateras att en spets med stor diameter blev mycket kaumlnslig foumlr det statiska
tryck som foumlrelaringg i haringlrummet ovanfoumlr spetsen Detta tryck kunde variera mel-
lan vakuum och houmlga oumlvertryck
Vid anvaumlndning av tung borrvaumltska ovanfoumlr spetsen var det moumljligt att faring sjunkshy
ning utan registrering av spetsmotstaringnd Trycktillstaringndet kan verka saringvaumll saumlnkanshy
de som houmljande paring spetsmotstaringndet vid stora spetsar om spetsmotstaringndet maumlts
paring hela spetsen (fig 2)
Foumlrharingllandena kring spetsen paringverkar spetsmotstaringndet ocksaring paring andra saumltt
Friktionen mot staringng eller mantel ger en nedaringtriktad kraft som kan oumlka total -
trycket i jorden vid spetsen och daring ocksaring oumlkar spetsmotstaringndet Porvattenstroumlmshy
marna kring spetsen kan paringverka saringvaumll spetsmotstaringndet som mantelmotstaringndet i
naumlrheten av spetsen
JL
L
L
vl
Msl
Msl
0 TJAringLE
1
100
2
i 9 I
crk
v1 I
9 I I I
9 I I I I I I I
q I
3 Mpm20 ttm3 20 40 60 80 degw
Fig 1 SGI maskinsonderingsdiagram Sollentuna Spets 0 25 mm mantel 25 mm
Diagram of the SGI Sounding Machine Sollentuna Point diameter 25 mm sleeve 25 mm
101
H ) H = STATISKT TRYCK FRAringN JORDEN
= STATISKT TRYCK UPPIFRAringN MOT SPETSEN
Lp
PORVATTENSTROumlM
U = (TIDEN)
KAN VARIERA MELLAN - 1 OCH H) VAumlTSKA
UPPAringTRIKTAD MANTELKRAFT = Mu UPPAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Su
~--- ~
Ps =llmiddot(tpmiddotLp 116ml + 11P2(cf+Uls (6ml-
- qh 1 ( lt6micro2- hr2 l ~-- _
NEDAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Sn
Ps = Su + Mu - Sn
Fig 2 Faktorer som paringverkar spetsmotstaringndet vid trycksondering
Factors influencing point resistance at penetration testing
102
Sk loumlseggsbildning kan paringverka sonderingsmotstaringndet Loumlseggsbildning innebaumlr
att jord haumlftar vid spets eller mantel och daumlrvid oumlkar dess verksamma tvaumlrsnittsshy
yta
Vid olika tillfaumlllen har trycksonderingsdiagram kunnat tolkas och jaumlmfoumlras med
skjuvharingllfasthetsbestaumlmningar Fig 3 visar naringgra exempel paring kalibreringar
Av maumlttekniska skaumll aumlr spridningen stoumlrst vid smaring spetsmotstaringnd Varierande
portryck aumlr en trolig huvudorsak till spridningen Portrycket har i lera konstashy
terats oumlverstiga 1 bar ( ~ 10 Mpm2) vid nedpressning av en staringng (jfr Kallsteshy
nius amp Wallgren 1956 fig 8a-b) men kan ocksaring vara avsevaumlrt laumlgre beroenshy
de paring dilatans och permeabilitet hos jorden Specifika trycket paring spetsen har i
allmaumlnhet varit houmlgre aumln vad som skulle kunna kalkyleras utan haumlnsyn till de
makrogeotekniska foumlrharingllandena Naumlr spetsdiametern oumlkar relativt staringngdiameshy
tern minskar det specifika trycket Oumlkad mantellaumlngd oumlkar det specifika trycket
Roterande staringng minskar spetsmotstaringndet
Diagramtolkning
En faktor som verkat foumlrdroumljande paring utnyttjandet av trycksonderingstekniken i
Sverige har varit bristen paring vaumlgledning naumlr det gaumlllt att tolka diagrammen Haumlr
behoumlvs kunskap om de maskinella och drifttekniska faktorerna erfarenhet av
diagram i olika lagerfoumlljder och viss tolkningsskicklighet Tolkning av trycksonshy
deringsdiagram faringr en viss likhet med tolkning av flygbilder Man kan ta haumlnsyn
till maringnga olika faktorer (fig 4)
Regelbundna hack i kurvorna med t ex samma intervall som skarvstaumlngernas
laumlngd tyder paring att skarvningsfoumlrfarandet portrycket eller den fria staringngvikten
har paringverkat resultaten
Spetsmotstaringndets storlek kan antyda fasthet om det aumlr mycket houmlgt och loumlshet
om det aumlr mycket laringgt men man kan inte utan vidare paringstaring att det gaumlller en viss
jordart Fig 4 antyder vissa tolkningselement som man kan ha nytta av Man
maringste laumlgga maumlrke till att alternativa tolkningar aumlr moumljliga saringsom figuren antyder
Fig 5 visar tvaring mycket lika trycksonderingskurvor i moraumlnlera daumlr man i det ena
fallet har ett gyttjeskikt som endast kan urskiljas genom en naringgot jaumlmnare kurvdel
lttk Mpm2
4+---~---~Nc20
3 EV
2 +------middot -~
Nc
4 8 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERABAringLSTA SPETS C40MM MANTEL 40MM
o----------25 4 CM SPETSD I AMETER
103
((k Mpm2
LOumlS
8
6
4
2
e
E
e e
bull el
5 10
15
Nc =18
20 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERAJAumlRVA SPETS I 25 MM MANTEL 25 MM
lt9-----+----1--e= 1 200 400 BAR
SPETSMOTSTAringNO
SGI SONDERMASKIN I LERAAGNESBERG SGI SONDERMASKIN KALIBRERING I SAND INVERKAN AV OLIKA SPETSAR VID SPETS l25MM MANTEL 25MM SAMMA STAringNG
crk Mpm2 Nc =18
8
6
4
2
Cl
e Cl
e
e
bull
e e e e
bullf vbull bullbull
5 10 15 20 BAR SPETSMOTSTAringND
NILCON TRYCKSOND I LERA JAumlRVA
10 CM2 SPETS
Fig 3 Naringgra kalibreringar av svenska trycksonder
A few calibration tests of Swedish penetrometers
A
J
DJUP
104
50
F
E
)
A = TORRSKORPA I LERA
B = MARKYTA MED FRIKTIONSJORD C = LERA GYTTJA ELLER LOumlST LAGRAD SAND
D = FYLLNING AV SAND ELLER GYTTJA
SPECIFIKT SPETSMOTSTAringND 100 150
G---===i==
E = MEDELFAST LAGRAD SILT SAND GRUS ELLER TORV (KOMPRIMERAD)
F = FAST LAGRAD SILT SAND ELLER GRUS G = FAST LAGRAT GRUS ELLER MORAumlN H = FOumlRSTADIUM TILL MORAumlN J = KONTRASTRIK LAumlTTOLKAD KURVA
K = KONTRASTFATTIG SVAringRTOLKAD KURVA L = OumlVERGAringNG POSTGLAC IAL - GLACIAL LERA
~ l r
STEN
STAringNGSKARVNING VID OLIKA MASKINER OCH OLIKA SILTJORD
Fig 4 Exempel paring tolkningselement vid trycksondering
Examples of interpretation elements in penetration testing
My my M
mMnl
Mnl
m Mnl
G Mnl
mMnl
Fig 5
w
T
St
Mj
T
G
Fr
Fig 6
105
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Malmouml 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Malmouml (Southern Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Skutskaumlr 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Skutskaumlr1 (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
106
Fig 6 visar ett liknande fall daumlr gyttjan givit laumlgre och jaumlmnare spetsmotstaringnd
Torven kunde lika gaumlrna ha tolkats som friktionsjord eller torrskorpelera
I maringnga fall aumlr det laumlmpligt att fraringngaring den tolkningsteknik man aumlr van vid fraringn
viktsonderingen Man kan inte utan vidare skriva Ko (oorganisk kohesionsjord)
eller Fr (friktionsjord) Oftast kan man goumlra jaumlmfoumlrande studier av olika diagram
tagna paring ett visst omraringde och daumlrvid urskilja vissa typiska diagramdelar Fig 7
visar exempel paring en saringdan tolkning daumlr man har faringtt hjaumllp av intilliggande diagram
och av gles provtagning foumlr uttolkningen som annars varit mycket svaringr att goumlra
Observera att mantelmotstaringndets (M) genomsnittsvaumlrden delvis oumlverstiger uppmaumltshy
ta totalmotstaringnd Man har haumlr bl a foumlrsummat staringngviktens inflytande
En viss kaumlnnedom om geologiska tolkningselement somt ex torrskorpa av lera
oumlvergaringng mellan postglacial och glacial lera och svallade skikt ovanfoumlr botten -
moraumln underlaumlttar tolkningen Man har ocksaring stor nytta av att i tabellform som
ansluter sig till ett omraringdes koordinater i plan ange trycksonderingsresultaten
foumlr att faring baumlttre oumlverblick
Tolkning av trycksonderingsdiagram skulle kunna underlaumlttas om man beaktar
kompletterande iakttagelser En saringdan iakttagelse aumlr mantelmotstaringndets tillvaumlxt
med djupet Antingen observerar man det totala motstaringndet mot sondstaringngen
eller ocksaring infoumlr man en saumlrskild maumltmantel daumlr delmotstaringndet bestaumlms (jfr
andra artiklar i denna publikation) Relationen spetsmotstaringnd - mantelmotstaringnd
har i Vaumlsteuropa anvaumlnts som tolkningshjaumllp
En annan god hjaumllp aumlr att avlaumlsa portryckets permeabilitetens eller spetsmotshy
staringndets aumlndring med tiden Variationer antyder finkornig jord Man skulle slutshy
ligen kunna jaumlmfoumlra resultaten vid statisk maumltning i form av belastnings- och
avlastningsfoumlrsoumlk med kinetisk maumltning (
Behov av forskning
Fig 8 visar vissa faktorer vid trycksonderingsspetsar som behoumlver utredas
typiseras och standardiseras Man skulle i en framtid ha nytta av att sortera
upp moumljligheterna mera komplett Omedelbart boumlr man soumlka aringstadkomma en
provisorisk standardisering och typisering enligt foumlljande
L A
a =gt a
C
C
HAringL 72
50
--middot--
107
BAR 100
----
HAringL 77
D
A = FASTA YTLAGER AV TORRSKORPELERA
B = FAST LAGRADE SKIKT AV LERA MJAumlLA ELLER MO
C = NAringGOT LOumlSARE SKIKT AV LERAMJAumlLA OCH MO
D = FAST LAGRADE BOTTENSKIKT SANNOLIKT FRIKTIONSJORD
Fig 7 Trycksonderingsdiagram fraringn Mjoumllby 10 cm2 spets typ Nilcon
50
Penetration-test diagrams from Mjoumllby (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
BAR
BENAumlMNING
SKARVSTAringNG
MAumlT MANTEL
EVENTUELLT ROumlRELSEORGAN
MAumlTSPETS
108
KRAFTMAumlTNIN
f PORTRYCKSMAumlTNINGJ r(EVENTUELLT )
kPERMEAlLITET) a
ATT KLARLAumlGGA
STAringNGDIAMETER
OumlVERSKJUTANDE MANTELLAumlNGD
MAumlTMANTEL ELLER EJ
MANTELLAumlNGD
MANTELD I AMETER
EVENTUELLT AVSTAringND MELLAN SPETS OCH MAumlTMANTEL
VAumlRDET AV KRAFT ROumlRELSEMAumlTNING VID STATISKT PROV
EVENTUELL SPETSMANTEL
SPETSDIAMETER
SPETSVINKEL
VAumlRDET AV PORTRYCKSshyOCH ELLER PERMEABILITETSMAumlTNING
Fig 8 Spetsen som forskningsobjekt
N eed of research concerning the penetrometer point
Uppdelning i typldasser
Spetsformen
109
Maumltmantelformen och mantelns laumlge
Staringngdiametern
Arbetshastigheten
Foumlr detta behoumlvs vissa utredningar och vaumlgledande foumlrsoumlk
Forskning foumlr diagramtolknin_g_ boumlr syfta till att bygga upp en bank av tolknings -
element foumlr jordarter och geologiska profiler daumlr man beaktar enbart spetsshy
motstaringnd enbart mantelmotstaringnd enbart E-modul eller enbart permeabilitet
men ocksaring beaktar relationer mellan dessa variabler Man bygger laumlmpligen ut
systemet gradvis och boumlrjar med spets - och mantelmotstaringnden Arbetet boumlr paring
laringng sikt syfta till en handbok i diagramtolkning
Man vill helst kunna omsaumltta trycksonderingsresultat till praktiskt anvaumlndbara
geotekniska upplysningar Daring boumlr man frac12alJ~~ och statistiskt utvaumlrdera tryckshy
sonderingens korrelationer till skjuvharingllfasthet kompressibilitet E -modul paringlshy
baumlrighet och plattbaumlrighet Sannolikt kan man haumlr faring anvaumlndbara naumlrmevaumlrden i
varje fall foumlr oumlversiktliga bedoumlmningar Foumlr aumlndamaringlet behoumlvs ett stort antal
case records
Trycksondering foumlrekommer i stor utstraumlckning framfoumlr allt i Centraleuropa
och Vaumlsteuropa Behovet av forskning kan inte skaumlligen helt ldaras av ett saring litet
land som Sverige Mycket borde kunna utvinnas av ett organiserat internationellt
samarbete och daumlr boumlr man satsa forskningsmedel Varingr geologi aumlr dock i vissa
fall speciell och fordrar insatser ocksaring av oss sjaumllva
Slutkommentar
Avslutningsvis kan den uppfattningen framfoumlras att trycksonderingen har stora
moumljligheter att ge god och billig information om geotekniska foumlrharingllanden Den
aumlr vaumll vaumlrd att satsa forskningsmedel paring Det kan antas att utvecklingen haumlr i
landet kommer att leda till tre olika slag av trycksondering
1 Den stora maumlngden av sonderingar kommer laumlmpligen att klaras med snabbt
och billigt arbetande spetsmotstaringndsmaumltande sonder som ger diagram ungeshy
faumlr av den typ som maskinsonderingen nu ger
110
2 Som rutinsondering i varingra vanligaste loumlsa till medelfasta jordlagerfoumlljder
kommer man ocksaring att anvaumlnda elektroniska sonder med moumljlighet att
bestaumlmma spetsmotstaringnd och motstaringnd mot en saumlrskild maumltmantel Trolishy
gen kommer kompletterande bestaumlmningar att foumlrekomma i en del sonder
daring man har goda moumljligheter att aringstadkomma detta elektroniskt vid en och
samma neddrivning
3 I fastare lagring kommer man kanske att ha behov ocksaring av naringgon utlaumlndsk
metod som utvecklats foumlr anvaumlndning i foumlrborrade haringl
Summary
Self-recording penetration tests area Swedish speciality since the end of the 1940s
The diagrams contain much information but one must learn how to interprete them
Diagrams from calibration tests with the SGI Sounding Machine and the Nilcon
Penetrometer are shown Most specific point resistances are higher than calculated
theoretically Skin friction and speed of penetration must influence Values scatter
much in soft clays Variable pore-water pressure and low apparatus-sensitivity for
great penetration force also affect the results Penetrometer points must not have
diameters much larger than that of the extension rods
Some diagrams difficult to interpret are shown
Future research and further studies in Sweden should concentrate on~
1 Standardization of a few principles of penetration testing
2 Preparation of a handbook for evaluation of penetrometer diagrams
3 Testing out correlations between point resistance - skin friction in the first hand and possibly also pore pressure and stress-strain relationships
4 International collaboration
5 Direct correlation of test values to practical engineering data
Referenser
KALIBTENIUS T amp WALLGREN A 1956 Pore water pressure measurement
in field investigations R Swed Geot Inst Proc No 13
0 0
PAGAENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGS-
UTRUSTNING I SVERIGE
113
UTVECKLING AV BORROS TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING SAMT DATAshyREGISTRERING AV RESULTAT FRAringN FAumlLT- OCH LABORATORIEUNDERshySOumlKNINGAR
Direktoumlr Arnold Haumlgby Borros AB
Nedan ges en beskrivning av hur Borros AB som konstruktoumlr tillverkare och
foumlrsaumlljare av geoteknisk utrustning ser paring trycksonderingen som en framtidsshy
metod vid geotekniska undersoumlkningar Eftersom Borros sjaumllv ej utfoumlr geotekshy
niska undersoumlkningar maringste bedoumlmningarna ske helt efter det intresse som
varingra kunder visat foumlr varingrt utvecklingsprogram Givetvis begraumlnsas ocksaring beshy
doumlmningen till de moumljligheter Borros har att kunna uppfylla de oumlnskningar som
framstaumllls
Foumlr ca 10 aringr sedan skaffade Borros en hollaumlndsk trycksond med mekanisk
kraftoumlverfoumlring fraringn spetsen upp till markytan daumlr man kunde avlaumlsa trycket
mot spetsen paring en maumltklocka Under loppet av 4-5 aringr gjordes sedan sporadiska
borrningar med denna utrustning i de svenska jordarna i samarbete med varingra
kunder foumlr att ge en uppfattning om vilka resultat denna metod kunde ge Vi
fann under denna tid att metoden saumlkerligen kunde ha stort geotekniskt vaumlrde
Vi fann dock att maumltapparaten ej var tillraumlckligt noggrann foumlr sitt aumlndamaringl och
att den inte var tillraumlckligt rationell att arbeta med Borrningarna blev med
andra ord foumlr dyra Foumlr att raringda bot paring detta konstruerade vi en helt annorlunshy
da maumltutrustning som haumlr skall beskrivas
Fig 1 visar sjaumllva maumltinstrumentet som har fyra maumltomraringden med vars hjaumllp
man kan registrera krafter som paringverkar maumltspetsen Den kaumlnsligaste skalan
kan registrera en kraft av O 1 kg cm 2 foumlr en naringl roumlrelse av 1 mm och den groumlvs -
ta skalan en kraft av 4 kg cm 2 foumlr en naringlroumlrelse av 1 mm Eftersom naringlen kan
roumlra sig 100 mm saring blir maumltomraringdet i det foumlrsta fallet 01 - 10 kgcm2
och i
det senare fallet 4 - 400 kgcm2 raumlknat paring den maumltspets som vi idag har i
lager Sjaumllva instrumentet aumlr ej bundet till dessa maumltomraringden utan kan anvaumlnshy
das foumlr maumltning av snart sagt alla storlekar av tryck
114
Fig 1 Registrerande maumltinstrument typ Borro
Recording unit type Borro
115
Det som haumlr beskrivits gaumlller endast den maumltspets som idag finns i lager Oumlnskas en maumltspets foumlrt ex max 10 ton blir maumltomraringdet 125 - 1000 kgcm
2
oumlver de fyra olika skalorna Kostnaderna haumlrfoumlr aumlr desamma men kaumlnsligheshyten blir betydligt mindre aumln foumlr den foumlrra spetsen Skulle intresset daumlremot vara att maumlta tex max 1 ton blir maumltomraringdet 0025 - 100 kgcm
2 I detta
senare fall blir givetvis kaumlnsligheten stoumlrre aumln foumlr normalspetsen
Maumltspetsen (fig 2) har ett cirkulaumlrt tvaumlrsnitt av 10 cm2 och en spetsvinkel av 60deg Den aumlr helt sluten och aumlr taumlt mot saringvaumll vatten som jord Den har ej naringgra roumlrliga delar och den maumlter enbart jordens tryck mot den koniska spetsen
Fig 3 visar det enklaste saumlttet att driva ner maumltspetsen i jorden naumlmligen med hjaumllp av en vevdomkraft som kan ge ett tryck av 4 ton Trycket mot spetshysen registreras paring instrumentets mm-rutade papper (torrnaringlsmetoden) genom att naringlen roumlr sig i rak linje fraringn vaumlnster till houmlger Spetsens laumlge i djup marshykeras genom papperets roumlrelse som kan varieras med 110 eller 1100 dvs 1 m roumlrelse av spetsen kan antingen ge 10 cm eller 1 cm roumlrelse av papperet Man kan under borrningens garingng goumlra anteckningar paring papperet med vilken penna som helst Naumlr borrningen aumlr klar kan protokollet kopieras i oumlnskat antal paring tex en Xerox-apparat Den dyrbara uppritningen kan saringledes undvikas Naringgra foumlrskoumlningar av protokollet som ibland sker vid uppritningen blir saringshyledes omoumljliga att goumlra
Vill man ha stoumlrre nedpressningskraft aumln 4 ton finns det motordrivna hydraushyliska domkrafter med en kapacitet av upp till 30 ton i lager
Vid ett besoumlk av professor De Beer fraringn Belgien sommaren 1972 diskuterades sondutrustning ingaringende och flera synpunkter erhoumllls Bl a har besoumlket mynnat ut i nykonstruktion av en spets som haumlr skall beskrivas mera i detalj
Spetsen har liksom tidigare en konvinkel av 60deg men tvaumlrsnittsarean aumlr 10 cm2 paring en laumlngd av 1 m oberoende av om friktionsmaumltning skall ske eller ej Skall friktionsmaumltning ske boumlr maumltkroppen foumlr denna maumltning vara placerad 05 m ovanfoumlr spetsen och den boumlr vara mellan 100 och 300 cm2 Den stora differensen torde bero paring olika oumlnskemaringl Eftersom maumltkroppen har ett tvaumlrshysnitt av 10 cm2 blir maumltkroppens omkrets ca 112 cm och dess laumlngd ca 9-27 cm
Fig 2 Maumltspets
Penetrometer point
Fig 3 Handdriven trycksonderingsshyutrustning
Hand-operated penetrometer equipment
J--1 J--1 a
117
Om man vaumlljer den kortare maumltkroppen faringr man en orolig maumltkurva som
registrerar tunna skikt av jordarter med annan friktion Vid den laringnga maumltkropshy
pen faringr man en lugnare kurva som ej saring starkt markerar de tunna jordlagren
Det aumlr aumlven bekant att neddrivningshastigheten aumlr av stor betydelse En neddrivshy
ningshastighet av 1 m per min har visat sig laumlmplig Det kan kanske anses att
denna relativt laringngsamma neddrivningshastighet skulle staumllla sig dyrbar men saring
aumlr icke fallet Under foumlrutsaumlttning att undersoumlkningen skall ske med kontinuerlig
neddrivning och s k flygande skarvning av borrstaumlngerna saring tar neddrivningen
av ett normalt borrharingl icke mer aumln 10-20 min
Ytterligare en omstaumlndighet som kanske inte paringverkar sjaumllva borrningen men
vaumll dess bedoumlmning aumlr skrivarnaringlens hastighet oumlver papperet En alltfoumlr snabb
skrivarnaringl goumlr laringnga hastiga utflykter oumlver papperet och registrerar onoumldigt
smaring hinder foumlr provspetsen En alltfoumlr laringngsam skrivarnaringl hinner icke med att
registrera vaumlsentliga hinder saringsom tunna lager av sand eller lera Vi har funnit
att en hastighet paring skrivarnaringlen av 5 cm per sek aumlr laumlmplig foumlr att ge en laumltt
laumlsbar registrering av foumlrloppet
Som synes aumlr det angelaumlget att snarast standardisera ovannaumlmnda maringtt och foumlreshy
teelser naumlr det gaumlller sjaumllva maumltspetsen och foumlrfarandet vid sonderingen Om
detta ej sker kan utvecklingen inom geotekniken komma in paring felaktigt sparingr
som aumlr till skada foumlr verksamheten Naringgon standardisering av saumlttet att maumlta
sjaumllva trycket eller friktionen oumlnskas ej ej heller saumlttet att foumlra upp dessa maumltshy
vaumlrden till registreringsapparaten Naturligtvis boumlr kraven paring sjaumllva maumltnogshy
grannheten anges i en standard laumlmpligen daring i form av en viss -sats av det
totala trycket mot maumltkropparna
Eftersom trycksondering i den haumlr noggranna formen knappast utfoumlrs i Sverige
idag aumlr det moumljligt att maumltutrustningen aumlr en smula dyr och komplicerad foumlr
att anvaumlndas endast till detta aumlndamaringl Det kan emellertid antas att databehandshy
ling av erharingllna resultat fraringn saringvaumll faumllt som laboratorier inte ligger saring saumlrskilt
laringngt framfoumlr oss Av denna anledningen har firman konstruerat ett instrument
som kallas GEODATAPLOTTER fig 4 Med detta instrument kan ett visuellt
protokoll i A4-format uppritas med hjaumllp av en specialkonstruerad multi-skrishy
vare med sifferkodifiering av samtliga standarduppgifter i protokollets huvud
och 2-siffrig kod foumlr alla iakttagelser under sonderingen Samtidigt som detta
118
Fig 4 Geodataplotter Instrument foumlr registrering av geotekniska faumlltshydata
Geodata plotter Instrument for recording geotechnical field data
119
sker kan via en kabel ansluten till instrumentet alla dessa uppgifter antingen
oumlverfoumlras till en 8-haringls remsstans i faumllt eller direkt till en datacentral via
MODEM-utrustning ansluten till telefonlinje Foumlr att ett saringdant instrument
skall vara ekonomiskt foumlrsvarbart har det konstruerats saring att praktiskt taget
all slags sondering kan registreras paring det saumltt som haumlr naumlmnts
Fig 5 a-f visar sex protokoll oumlver naringgra av de vanligaste undersoumlkningsshy
metoderna som i foumlrsta hand kommer att kunna registreras med detta
instrument
a trycksondering
b viktsondering
c hej ar sondering
d jord-bergsondering
e vingborrning
f inklinometermaumltning
Hur kan denna nyi metod foumlr try_cksonderh1g__g-0ras ekonomiskt anvaumlndbar
I dagens laumlge fraringgas fraringn flera haringll efter utrustningar som kan hanteras endast
av en man Foumlr naumlrvarande finns saringvitt bekant inga bestaumlmmelser som
hindrar att en man arbetar med motorsaringg eller koumlr traktor Daumlrfoumlr tror jag
inte att det aumlr foumlrbjudet att saumlnda endast en man i faumllt foumlr att goumlra en borrning
I varje fall aumlr detta riskfritt saring laumlnge det finns annan arbetande personal inom
houmlr- och synharingll Man kan daumlrfoumlr konstruera en rad enmansmanoumlvrerade utshy
rustningar varav haumlr skall beskrivas detaljer som houmlr till en saringdan utrustning
med vars hjaumllp en trycksond av den typ som haumlr beskrivits skall kunna manoumlvshy
reras av en man
Fig 6 visar en domkraft med vilken en man paring hydraulisk vaumlg kan trycka ner
en borrstaringng i jaumlmn takt till oumlnskat eller moumljligt djup Hydraulmotorn driver
samtliga friktionshjul som alla aumlr staumlllbara och placerade i zick-zack saring att en
varierande staringngdiameter icke kan skada borrstaringngen genom onormalt valsshy
tryck Denna domkraft aumlr placerad laumlngst fram paring dragstaringngen till en enaxlig
slaumlpvagn som kan kopplas till en vanlig jordbruks- eller skogstraktor foumlrsedd
med naringgon form av stoumlrthytt
~ N
s 11 i
a) Trycksondering
om~ oo 00100 1m mm oo mm 1m 1m 1
o--
151--
221-+-1+-H--t-H-l -middot+--++++-+--middot-
~-1J++i-l++++t+middotmiddotfi-+H
Static penetrometer sounding b) Viktsondering
Weight sounding c) Hej arsondering
Dynamic sounding
Fig 5 a-c Exempel paring olika diagram som kommer att kunna uppritas av geodataplottern
Examples showing diff erent diagrams which will be recorded by the geodata plotter
--
1-1 Ni 0
ltI
+ prrk~ 10deg 20deg 30deg
tmiddot-tmiddotmiddotmiddotjmiddotmiddotl--1middot-I
i-1-t - -1--
4 -t-t-t---t--7-JH t-middot-~-t-l- l- -l-middotlmiddot-J--1-l-+ +-1--1~-1-
5 i--+--1-4-+-+--t- 1--+~1- +-+ -1
6-- 1middot---- 1-t-
H-t
H-r-1+
9---l--+--4-+- H-+t--101--1--t- lmiddot-+-1-1
ll-1---1-
12
d) Jord-bergsondering Soil- and rock sounding
e) Vingborrning Vane boring
f) Inklinometermaumltning Inclinometer measuring
Fig 5 d-f Exempel paring olika diagram som kommer att kunna upp ritas av geodataplotten1
Examples showing different diagrams which will be recorded by the geodata plotter
+-
t7-t--
I- NI I-
122
Fig 6 Hydrauldriven valsdomkraft
Hydraulic driven rolling jack
123
En saringdan slaumlpvagnsenhet visas i fig 7 daumlr all utrustning foumlr en trycksondering
finns och befinner sig under neddrivning Garingngen foumlr ett borrharingls utfoumlrande blir
daring foumllj ande
Operatoumlren koumlr traktorn saring att maumltspetsen kommer rakt oumlver den plats daumlr
sonderingen skall ske Han garingr sedan oumlver till slaumlpvagnen och lyfter med hjaumllp
av markstoumldens domkrafter slaumlpvagnen saring houmlgt att lasten vilar uteslutande paring
stoumlden och saring att slaumlpvagnens golv aumlr horisontellt Daumlrefter goumlr han fast stagshy
kaumlttingarna i traktorns stoumlrthytt och driver upp den fraumlmre domkraften saring att
stagkaumlttingarna spaumlnns och att trycket paring de bakre stoumlden blir praktiskt taget
noll Ett stelt system har daumlrvid erharingllits som aumlr tillraumlckligt stumt och tungt
foumlr att kunna anvaumlndas som motharingll vid sjaumllva nedtryclmingen Denna sker nu
med hjaumllp av friktions domkraften och med 11flygande II skarvning Trycket mot
spetsen och friktionen mot spetsens sidor foumlrs som elektriska impulser genom
kabeln till instrumentet som ger dels en bild av foumlrloppet paring protokollet dels
stansning av en haringl remsa med vars hjaumllp erharingllna maumltdata kan utvaumlrderas i en
foumlr aumlndamaringlet programmerad datamaskin Naumlr sonderingen aumlr faumlrdig sker
uppdragning genom att rotationsriktningen vaumlnds paring hydraulmotorn och avskarvshy
ningen sker enligt den flygande principen
Hela denna slaumlpvagn kan byggas in och foumlrses med lyse och uppvaumlrmning och
kan paring saring saumltt bli en praktisk och attraktiv arbetsplats
Utvecklingsarbete aumlr igaringng aumlven foumlr den oumlvriga delen av firmans utrustningar
saring att samtliga svenska borrmetoder och laboratorieundersoumlkningar kan drivas
av en man och resultatet kan registreras i ovan beskrivna instrument foumlr vidare
behandling i datamaskin och lagring i databank
Summary
BORROS AB is specialist in geotechnical equipment which is for the main part
used in the Northern countries of Europe During about ten years the Company
has carried on research and production of the equipment shown in the figures
of the article
This progress has resulted that the Company now can offer a penetrometer
equipment where the pressure on the measuring rod is transferred as electric
124
le-
i ~~ltMt
I
~1c_TION -rBo-Rlii_O_E_U_lteTR-JC-AL_PE_N_E1C_Ro_N_ET-Elgt-=l-c=-~-=--=---=----_~
7r-i o~-_ f
OIAGIMN I-~~= -N-G-EN-JOuml-RS-FI-RM-AN_B_OR-RO_S_1_B t-------1
~-~ bullbull ~ -----~ - bullbull middot~ 1o7Z 1lJJ(
Fig 7 Borras el-trycksonderingsutrustning monterad paring slaumlpvagn
Borras electrical penetrometer equipment Trailer arrangeshyments
A Enaxlig slaumlpvagn att kopplas till traktor eller jeep Den elektriska utrustningen foumlr sondering aumlr monterad paring slaumlpvagnen Nedpressshyningskraft 4 ton utan foumlrankring
B Traktor eller jeep
C Justerbar kedja vilken foumlrenar s] aumlpvagn och traktor till ett stelt system under neddrivningen (Kedjan faringr ej vara ansluten under transport)
D Domkraft avsedd foumlr att spaumlnna kedjan C
E Tvaring domkrafter avsedda foumlr fixering av slaumlpvagnen i horisontellt laumlge
F El-trycksonden under neddrivning
G Anordning foumlr kontinuerlig neddrivning och uppdragning av sonden
H Plats foumlr sondstaumlnger
I Sjaumllvregistrerande instrument
K Kabel mellan sond och instrument
L Manoumlverpanel foumlr neddrivning och uppdragning samt foumlr domkrafter
M Hydraulaggregat foumlr G och domkrafterna
125
A Single axle trailer for towing after a tractor or jeep All equipment for el-penetration test is mounted on the trailer and penetration can be made up to a pressure force of 4 tons without any anchoring
B Tractor or jeep
C Adjustable chain which links the trailer and tractor to a fixed system of non-bending when operating with the penetrometer (The chain must be disconnected during transport)
D Hydraulic jack to stress the chain C
E Two hydraulic jacks to fix the trailer in a horizontal position
F El-penetrometer ltluring operation
G Push- and pull devices for continuous driving of penetrometer
H Place for sounding rods
I Self-recording instrument
K Cable from probe to instrument
L Operating panel for push- and pull devices and for hydraulic jacks
M Hydraulic unit for G and the jacks
impulses through a wire conductecl within the drill rod to a specially designed
recorder which on a diagram paper can register pressures between O 025 -
1000 kpcm2
Borros is also developing a special instrument called GEODATAshy
PLOTTER which besides what is related above can transfer all necessary data
from a field work to a 8-holes tape perforator in the field or via MODEMshy
equipment connected to the telephone net can transfer field work data directly
to a data central This latter equipment can even be used for recording when
performing penetration tests with other types of equipment existing in the
Nordic countries
127
NILCONS NYA GEOTEKNISKA FAumlLTUTRUSTNING Teknologie licentiat Sven Nilsson Nilcon AB
Maringlsaumlttningen foumlr utvecklingen av Nilcons nya geotekniska borrutrustning har
varit att denna ensam skall kunna klara huvuddelen av erforderliga faumlltarbeten
paring ett vetenskapligt riktigt effektivt och ekonomiskt saumltt Utrustningen har
byggts upp kring en trycksonderingsmetod som gjort det moumljligt att aumlven utshy
foumlra exempelvis provtagning vingborrning roumlrdrivning haringl tagning och rotashy
tionsborrning
En icke ovaumlsentlig del av utvecklingsarbetet har varit att framtaga ett laumlmpligt
fordon utformat foumlr sitt speciella geotekniska aumlndamaringl Daumlrigenom har man
kunnat inte endast rationalisera faumlltarbetet utan aumlven skapa baumlttre foumlrutsaumlttshy
ningar foumlr noggrannare tillfoumlrlitligare och effektivare provningar Utveckshy
lingsarbetet har skett i samarbete med ingenj oumlrsfirman Jacobson amp Widmark
Borrfordon
Fordonet har gjorts handdrivet foumlr att erharinglla maximal framkomlighet Denna
vagn eller raumlttare sagt handdrivna arbetsplattform aumlr foumlrsedd med tre
hydrauliska stoumldben med vilka plattformen snabbt kan instaumlllas horisontellt
oumlver borrharinglet (fig 1) Paring plattformen finns foumlrutom borrutrustningen allt
erforderligt borrmaterial samt hj 1ilpmedel saringsom el varmvatten arbetsbaumlnk
diskho m m I oumlvrigt gaumlller foumllj ande data foumlr bandvagnen
Bredd ca 20 m
Laumlngd ca 35 m
Vikt ca 3500 kg
Markfrigaringng 035 m
Hastighet 0 - 10 kmh
Vaumlndradie ca 1 m
Marktryck ca O 15 kpem 2
Vagnen aumlr foumlrsedd med dragkrok och har en dragkraft paring ca 4 ton
128
Fig 1 Banddrivet fordon med plattform foumlr borrutrustning
Tracked vehicle with working platform and boring equipment
129
Trycksonderingsutrustning
Den nya trycksonderingsutrustningen aumlr en vidareutveckling av Nilcons tidigare
trycksond med kontinuerlig registcering Utvecklingen bestaringr i huvudsak i att
maumlt- och registreringsmetoden foumlrfinats samt att kapaciteten oumlkats Dessutom
har sondutrustningen saringsom tidigare naumlmnts utformats saring att man paring ett
effektivt saumltt kan utfoumlra andra vanliga faumlltarbeten
Maumltning av spetsmotstaringndet
Foumlr maumltning av spetsmotstaringndet har vi valt samma metod som vid SGIs autoshy
matsond (trycksond) dvs staringngen vrids ner i marken i en bestaumlmd stigning
Daumlrvid maumlts baringde den totala vertikala neddrivningskraften och den horisontella
komposanten av mantelfriktionen (fig 2) I instrumentet har inbyggts en autoshy
matik som automatiskt subtraherar mantelfriktionen fraringn den totala neddrivshy
ningskraften varvid spetsmotstaringndet direkt registreras Till skillnad fraringn SGIs
automatsond har stigningen paring mar1telns skruvroumlrelse gjorts mycket mindre
naumlrmare bestaumlmt 197deg foumlr s6 335 mm borrstaringng Foumlrdelen med ~etta aumlr att
man minskar mantelfriktionens vertikala komposant och oumlkar den horisontella
Daumlrigenom blir den vertikala mantelfriktionens komposant i foumlrharingllande till den
totala neddrivningskraften mindre Paring detta saumltt erharinglls en avsevaumlrt baumlttre maumltshy
noggrannhet Det medfoumlr ocksaring att en stoumlrre del av neddrivningskraften garingr till
spetsen
Foumlr att detta maumltsystem skall fungera maringste man ha en noggrant fixerad skruvshy
roumlrelse Detta har kunnat erharingllas genom att den vertikala matningen sker
medelst 2 kulskruvar som mekaniskt har kopplats ihop med rotationen Matshy
ningen med kulskruvar har ocksaring valts foumlr att erharinglla en jaumlmn och deformashy
tionsstyrd neddrivning Foumlr automatsonden gaumlller i oumlvrigt foumlljande data
Maximal upp- och neddrivningskraft
Drivhastighft
Maximalt vridmoment
Rotationshastighet
Genomgaringngen i vaumlxellaringdan
14 ton
O - 6 mmin
75 kpm
0 - 200 rmin
s6 105 mm
Rotationsdelen kan kompletteras saring att ett maximalt vridmoment av 175 kpm och
en rotationshastighet av upp till 8 00 r min erharinglls
130
s
Fig 2 Principfigur Sondstaringngen drivs ner i en laringst skruvshyroumlrelse med en bestaumlmd stigning av 19 7deg Den horisontella komponenten FH och den vertikala S + Fv maumlts Paring instrumentet registreras automashytiskt spetsmotstaringndet S Mantelfriktionen FH kan ocksaring maumltas
Principle diagram The boring rod is driven down in a locked screw motion with a rise of 19 7deg The horizontal component FH and the vertical S + Fv will be measured On the instrument the point reshysistance S is automatically recorded The skin fricshytion component F H can also be measured
131
Saringsom standard anvaumlnds en haringlad borrstaringng med ytterdiametern i 33 5 och
innerdiametern i 15 mm Andra staringngdimensioner kan anvaumlndas varvid endast
en mindre omstaumlllning av instrumentet behoumlver utfoumlras
Maumltsystemet aumlr mekaniskt med en rak fjaumlder som kraftgivare Instrumentet
registrerar upp till 3 000 kp vertikalkraft och 75 kpm (alt 175 kpm) vridmoshy
ment Registreringsbredden paring papperet aumlr 100 mm och olika kaumlnslighet kan
instaumlllas fraringn 500 kp till 3 000 kp foumlr fullt utslag
Denna borrutrustning kan anvaumlndai foumlr ett flertal andra faumlltarbeten saringsom
1 Vingborrning Utrustningen kan direkt anvaumlndas foumlr vingborrning varvid
registrering kan ske med trycksondinstrumentet Man erharingller daring en ortoshy
gonal registrering Vridmomentkapaciteten aumlr 75 kpm (alt 175 kpm) vilket
aumlr mycket houmlgre aumln foumlr Nilcons tidigare manuella vingborr vars vridmoshy
mentkapacitet aumlr 12 kpm
2 Provtagning med St I Genom att anvaumlnda haringlade staumlnger kan den vanliga
provtagaren St I anvaumlndas endast med komplettering med ett mellanstycke
3 Skruvprovtagning och haringltagni~ med skruv upp till 300 mm diameter
Oumlnskad skruvstigning kan instaumlllas hydrauliskt
4 Upp- och neddrivning av olika borrstaumlnger upp till 100 mm diameter
5 Rotationsborrning Rotations- och drivhastighet kan instaumlllas var foumlr sig
och mycket noggrant Kulskruvmatningen medfoumlr en mycket jaumlmn nedmatshy
ning som aumlr oumlnskvaumlrd vid exempelvis diamantborrning
6 Hydraulisk bergborrning Utrustningen aumlr foumlrsedd med tvaring separata hydshy
rauliska pumpar som moumljliggoumlr direkt anslutning till en hydraulisk slagshy
maskin
Trycksondspetsens utformning
Eftersom sondering sker i okaumlnda och mycket varierande jordlager och under
varierande foumlrharingllanden aumlr det naturligt att det uppstaringr problem att ta fram en
utrustning och i varingrt fall en laumlmplig spets som kan taumlcka in huvuddelen av
erforderlig sondering i enlighet med den inledningsvis naumlmnda maringlsaumlttningen
132
I detta syfte har naringgra olika utfoumlranden paring spetsar provats Det enklaste utfoumlran -det (fig 3) aumlr en 10 cm2 spets med 60deg kon i enlighet med ASTMs foumlrslag till standard Spetsen kan antingen rotera med staringngen eller frikopplas fraringn rotation Ovanfoumlr spetsen har borrstaringngen foumlrsetts med en 250 cm2 mantel som vid nedshydrivning foumlljer med borrstaringngens roumlrelse men som kan frigoumlras foumlr maumltning av den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen Denna maumltning sker intermittent vid oumlnskat tillfaumllle
Ett av problemen med trycksondering i loumlsa och sensitiva leror aumlr att saringvaumll spetsmotstaringnd som mantelfriktion blir mycket smaring Vid exempelvis en skjuvshyharingllfasthet paring 1 - 2 Mpm
2 blir det totala spetsmotstaringndet omkring 10 - 20 kp
Detta aumlr vaumll litet om en tillraumlcklig noggrannhet skall kunna erharingllas foumlr anvaumlndshyning av spetsmotstaringndets vaumlrde vid utvaumlrdering av lerornas skjuvharingllfasthet Daumlrfoumlr har vi ocksaring arbetat med en stoumlrre spets paring 50 cm2 se fig 4 En saring stor spets minskar dock kraftigt sonderingsutrustningens moumljlighet att traumlnga igenom haringrdare lager Vi har daumlrfoumlr provat en spetskonstruktion daumlr den stora 50 cm2 spetsen kan frikopplas vid de haringrdare lagren varefter borrningen kan fortsaumlttas med 10 cm2 spetsen
En annan svaringrighet med trycksonderingen aumlr att man foumlr att kunna trycka igenom de haringrdaste lagren behoumlver en mycket houmlg tryckkraft paring upp till ca 1000 kpcm
2
Huvuddelen av de haringrda lagren synes man dock kunna trycka igenom redan vid ca 300 kpcm2 Detta motsvarar den kapacitet som utrustningen har utan att borrvagnen behoumlver foumlrankras Foumlr lager med ett stoumlrre spetsmotstaringnd aumln 300 kpcm2 aumlr man i foumlrsta hand intresserad av lagrets tjocklek och kanske inte saring mycket av spetsmotstaringndets exakta storlek Foumlr att i saringdana lager kunna fortsaumltta borrningen naumlr trycksondens maximala kapacitet uppnarings kan man oumlvershygaring till rotationsborrning Foumlr detta aumlndamaringl har anvaumlnts en fast spets som aumlr foumlrsedd med tre haringrdmetallkammar anbringade runt spetsen i samma stigning som skruvroumlrelsen vid trycksondering (fig 5) Naumlr den erforderliga drivkraften blir houmlgre aumln ca 3000 kp kan borrningen fortsaumltta genom att rotationshastigheten oumlkas i foumlrharingllande till neddrivningen Daumlrvid kommer kammarna att ge spetsen en god borreffekt och de haringrda lagren kan penetreras Under denna rotationsshyborrning registreras spetsmotstaringndet och sjunkningen som kan vara av vaumlrde vid utvaumlrdering av jordlagrens egenskaper Aumlven den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen kan maumltas Efter genomgaringngen av de haringrda lagren kan man direkt aringtergaring till ren trycksondering Vi tror att denna spetsutformning i kom-
Fig 3
133
A = 250an2
Standardspets Spetsarea 10 cm2bull Ovanfoumlr spetsen
foumlrsedd med friktionsmantel med 250 cm2 area Mantelfriktionen kan maumltas intermittent
Standard point Point area 10 cm2
bull Friction sleeve above the point of 250 cm2 The skin friction can be intermittently measured
134
I I
I I
I I
I I middotllt-t1
Y I I I
A= 50cm2
Fig 4 I mycket loumlsa lager anvaumlnds en stoumlrre spets med 50 cm2
area Naumlr haringrdare lager narings frikopplas den stoumlrre spetshysen och borrningen kan fullfoumllj as med den mindre spetsen (10 cm2)
2 In very loose layers a larger point of 50 cm can be used When reaching harder layers this point can be disengaged and the boring can be continued with a 10 cm2 point
135
SNITT A-A
Fig 5 Foumlr att oumlka nedtraumlngningsfoumlrmaringgan har spetsen foumlrsetts med haringrdmetallkammar placerade med samma stigning som skruvroumlrelsen I haringrda lager kan rotationsborrning tillgripas varvid kammarna ger god borreffekt
For increasing the penetration capability the point has been equipped with hard metal ridges located in the screw motion direction In hard layers one can change over to rotation boring The ridges then provide a good boring effect
136
bination med en frikopplingsbar 50 cm2 spets aumlr en mycket god loumlsning Daumlrshymed kan man taumlcka in ett mycket brett register fraringn de loumlsaste leror till de haringrdaste jordlager utan att i naringgon stoumlrre utstraumlckning goumlra avkall paring de vetenshyskapliga oumlnskemaringlen eller fraringn den foumlreslagna ASTM-standarden Den enda skillnad som erharinglls med en fast spets med kammar aumlr att huvuddelen av manshytelfriktionen runt spetsen ej kommer med i spetsmotstaringndet Man faringr daumlrigenom ett mer renodlat spetsmotstaringnd vilket maringhaumlnda kan vara av stort vaumlrde
Summary
The equipment consists of a tracked vehicle (working platform) on which an automatic prober is mounted (Fig 1) Vehicle as well as the boring equipment are hydraulically driven
The vehicle is constructed for driving in very difficult terrain while carrying necessary equipment The vehicle weights 3500 kg with a ground-pressure of 015 kpcm2 Width = 2 m length = 35 m
The automatic prober can perform the following
Penetrometer tests Mechanical measuring and continuous recording of point resistance and skin friction above the point The boring rod is rotated downshywards with a screwing motion and the instrument records the point resistance (Figs 2 - 5) The method is adapted to the proposed ASTM standard Point resistance up to 3000 kp can be measured at various scale readings
Vane testing Recording of undisturbed shear strength and sensitivity Torque capacity 75 kpm alt 175 kpm
Sampling Piston sampling with for instance St I Auger sampling with max diameter 300 mm
Rotating probing Diamond bo ring
Max driving force 14 ton
Max torque 75 kpm alt 175 kpm
Max rotation speed 200 rm alt 800 rm
137
GEOTECHS AKUSTISKA PENETROMETER
Civilingenjoumlr Per Jonell Geotech AB
Foumlr att foumlrenkla utfoumlrandet av trycksondering har en ny typ av trycksond-maumltshy
spets konstruerats Trycksonden maumlter spetskraften och friktionen kontinuershy
ligt Spetsens area aumlr 10 cm2 och friktionshylsans yta 200 cm2 Friktionshylshy
san aumlr placerad omedelbart ovanfoumlr maumltspetsen som har en konvinkel paring 60deg
De uppmaumltta krafterna fraringn spets och friktionshylsa saumlnds upp till markytan
som akustiska signaler i staringlstaumlngerna Foumlr sjaumllva kraftmaumltningen anvaumlnds
maumltare av typ svaumlngande straumlng Inga elektriska kablar ned till maumltsonden
behoumlvs Detta foumlrenklar i houmlg grad faumlltarbetet och goumlr trycksonderingen mycket
snabbare aumln vid de elektriska trycksonder daumlr man aumlr tvungen att trauml kablar
genom roumlr
Maumltsonden har en diameter av 35 5 mm och en laumlngd av 1 200 mm (Se fig 1)
Den laddas med 5 smaring transistorbatterier Dessa raumlcker foumlr ungefaumlr 10 timmars
arbete
Maumltsonden trycks ned i marken medelst paringskruvade staringlstaumlnger exempelvis med
diameter 25 mm Om man saring oumlnskar kan groumlvre staumlnger anvaumlndas De akusshy
tiska signalerna fraringn maumltsonden aumlr saring kraftiga att man i det nuvarande utfoumlrandet
utan svaringrighet kan trycksondera ned till 50 m djup
Maumltutrustningen har 4 maumltomraringden foumlr spetskraft 0 - 2000 kp 0 - 1000 kp
0 - 500 kp 0 - 250 kp
I sitt nuvarande utfoumlrande kan trycksonden utfoumlras foumlr en max spetskraft av
5 ton Vid friktionsmaumltningen har man 4 maumltomraringden till foumlrfogande 0 - 400 kp
0 - 200 kp 0 - 100 kp 0 - 50 kp
Friktionsarean aumlr som foumlrut naumlmnts 200 cm2
E E
0
sect 0 u
138
Sondstaringng ltJ 25mm
Ljudsaumlndare
Batterirum 5st batterier ltJ 25mm laumlngd 49mm
Elektronik
Kraftmaumltare
Friktionshylsa 200cm2 yta
Spets med vinkel 60deg
_ ~ 355 mm
Fig 1 Maumltsond
Measure probe
E
0
2
3
4
a 5
0 6
7
8
9
10
- gt r l
-(_
0 2 4 6 8 10
Spetskraft MPa
139
i
V
(
- -r-~ -
0 2 3 4 5
Friktion N cm2
Fig 2 Diagram uppritade av 2-kanalskrivare
Diagrams drawn by a 2-canal recorder
Fig 3 Borrutrustning monterad paringen handvagn
The boring equipment mounted on a tracked vehicle
140
De akustiska maumltsignalerna fraringn trycksonden spetskraft och friktion uppfaringngas
vid markytan av en mikrofon och leds via en elektronikenhet till en 2-kanalig
skrivare daumlr spetskraft och friktion registreras Skrivarens pappersframmatshy
ning styrs av sondens nedtryckning saring att tvaring kontinuerliga kurvor i avseende
paring djupet erharinglls Vanligen motsvarar 10 mm pappersframmatning en nedtryckshy
ning av 1 m Skrivaren aumlr saring utformad att den automatiskt registrerar vilket
maumltomraringde som anvaumlnds foumlr spetskraft- resp friktionsmaumltning
Utrustningen kan anvaumlndas i samband med olika typer av nedtryckningsanordshy
ningar Den aumlr saring enkel att skoumlta att den kan anvaumlndas kommersiellt vid tryckshy
sonderingar
Vid en saringdan sondering gjordes vid ett tillfaumllle 130 haringl med djup av 3 - 12 m
under en tid av 4 dagar
Fig 2 visar naringgra kurvor i naturlig skala uppritade av utrustningens 2-kanalshy
skrivare
I fig 3 visas utrustningen monterad paring en bandvagn typ Geotech
DISKUSSIONER
143
FELTKOMPRESSOMETER OG TRYKKSONDERING FOR BESTEMMELSE AV STYRKEPARAMETRE
N Janbu amp K Senneset Univ i Trondheim NTH (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
Innledning
Ved varingrt institutt er det i de siste 5-6 aringr utviklet og pri6vd et utstyr for in situ
maringling av jordarters setningsegenskaper feltkompressometeret Dette er i
prinsippet en belastningsplate som gir forholdet last-setning og tid-setning for
hvert lasttrinn
Kompressometeret kan ogsaring anvendes til aring fremskaffe brudd i jordarten det
plasseres i Dersom man samtidigt kan utvikle gode teoretiske li6sninger for
bruddproblemet saring kan disse li6sninger brukes til aring bestemme styrkeparashy
metrene Feltkompressometret videreutvikles hos oss med dette for i6ye
Fra skruplate til trykksonderingsspiss er det et relativt lite sprang i dimensjon
Fordelene ved trykksondering i denne sammenheng er mindre kraftbehov ved
bruddbelastning og en enklere nedf~ring
Den vesentligste forskjell er at skruplaten blir trinnvis belastet opp mot brudd
mens man ved trykksondering utvikler brudd ved kontinuerlig nedpressing med
en valgt hastighet
Den statiske situasjon er derfor enklere aring kontrollere ved skruplaten men dershy
som man innbygger statiske pri6vebelastninger ved trykksonderingen kan man
muligens oppnaring det samme
Teoretisk bakgrunn
Fig l vi ser i prinsipp grunnlaget for den teoretiske behandling av problemet
9sf
144
T
c 9o=----
9 I
ltP
r 1111 Po
ltI- 0 I o -tgtl I
Fig 1 Prinsippskisser
Key sketches
9sf -------~------gt-
Cj s f
9sf==Nqfmiddot Po+ (Nqf-1) middot90
9s fo == ( Nqf - l ) middot 9o
9 t bull bull~ ~ I C I== s 0 I 8 y ()
N9f- l
hvor tgltP finnes av Fig3
P01
naringr N 0 f er bestemt I
Fig 2 Lisning av styrkeparametre ut fra bruddbelastningsdiagram
Determination of strength parametres c and tan tp from point resistance q f versus effective overburden p
S 0
(J
145
Skissen til venstre i figuren viser en spiss belastet til bruddspenning qsf i et nivaring med effektivt overlagringstrykk p 1
bull I spenningsdiagrammet til hfl)yre er 0
disse verdier avmerket
Av diagrammet kan en ut fra likedannede trekanter utlede ffl)lgende relasjon
(1)
der Nqf = brereevnef aktor ved brudd
Fig 2 viser hvordan forsfl)ksresultatene fremstilles Spissmotstanden (bruddshybelastningen) avbildes i forhold til effektivt overlagringstrykk
I homogene avsetninger vil en kunne finne et tilnrermet rettlinjet forhold gjennom hele profilet Er det lagdeling vil en ofte finne karakteristiske helninger paring linjene for de forskjellige lag Disse betraktes ff6lgelig separat for aring finne de tilhirende styrkeparametre Fig 2 vi ser at helningen paring linjen definerer brereevnefaktor
N f Ut fra avskjreringen q f langs horisontalaksen kan man bestemme c som q S 0 vist i figuren
Den teoretiske sammenhengen mellom Nqf og tg lj)1 er vist i fig 3 som er
resultatet av den senere tids studier av hvordan jorden under spissen plastifishyseres ved lise og faste friksj onsmasser I denne fremstilling inngaringr Prandtls lisning som den heltrulme linje
Med henvisning til fig 2 og fig 3 faringes filgende prosedyre ved bestemmelse av styrkeparametrene
(a) Ta ut Nqf Av diagram fig ~l finnes tg lj) 1bull Forelfl)big benyttes Prandtl
for midlere lagring
(b) Avles eventuell nullskjrering q f S 0
Beregn tilhf6rende c av formelen
qSfo bull tg4) I
Nqf - 1 c = (2)
I et friksjonsmateriale som sand vil en vanligvis si at kohesjonsleddet er lik null Isaringfall finnes bruddbelastningen av ffl)lgende enkle relasj on
q f = N f middot p dvs q c O S q O 0
146
500
1 00 ==~_-_middot+middotI-_--++--middot=__
50
0 20
- -2
lt1gt C gt lt1gt lt1gt __
8 (0
i
2+--~-+---+----j qst +qo =Nqt(Po +qo)
i qo = l~p
Fast lagring
Prandtl3=0
Loumls lagring
1-+---+-----+-+----+-~~---~~ 0 02 04 06 08 10
Friksjon tgf-
Fig 3 Nqf - tgfgt
Bearing capacity factor N f versus friction tan tp q
147
Ikke desto mindre opptrer det ofte en tilsynelatende kohesjon ogsaring i det en er
vant til aring betrakte som kohesjonslise materialer I slike tilfeller betraktes
c = 11oppf11gtrselsparameter (tilsynelatende kohesjon)
I fig 4 er det vist noen eksempler fra civ ing dr Eresunds forsf6k ved
Chalmers tekniska higskola Giigtteborg (1972) hvorav det fremgaringr at selv i
sandig grus har en tilsynelatende kohesjon c gt O
Eksempler
Det henvises til fig 4 Venstre diagram viser Eresunds trykksonderingsshy
resultater Det kan med god tilnrermelse legges en rett linje gjennom de avshy
satte punkter baringde for fuktig og mettet grus
Den hiyre del av fig 4 viser belastningsfors)k i samme grus med dynamisk
og statisk forbelastning og et forsik uten forbelastning
Ved aring filge prosedyren gitt i forrige avsnitt faringr en fs6lgende styrkeparametre
A _ Trykksonderh1g_
(a) Nqf = 45
tgl) 1 = o 77 tp = 37 6deg (Prandtl)
2 (b) qsfo = 1 MNm
c = 17 5 kNm2
BO_ Belastning3fors)k 1 t~s belastning
(a) Nqf = 35
tg lj) = 0 77 (midt i ls6st omraringde)
(gt1 = 37 6deg
2 (b) q f = 26 MNm so 2
c = 59 kNm
0
0 I
50 I
~ 100 I I 0
Q_
_ ~
f 150 V
0) C 0)
0 copy gt
O 200
o) b)
9sf MNm2
9sf MNm 2
5 10 0 5 10 15
I I tgt- 0 I
j V Dynom isk forbelostel
_ Statisk forbelastct fJ I I 50 I
o I ~micro i 100 ~ I I -
0 (l_ ~ ~
c 150 c=o _A V
0) C I- teomiddotet isk 0) 0 I- I copy gt
0 200 0 Fuktig grus 0 6 tJ Fuktig grus
e M2ttet grus bull t li Mettel grus
Fig 4 To eksempler fra Eresund (1972) (a) Trykksondering (b) Belastningsfors9gtk
Two examples from Eresund (1972) (a) Penetration tests (b) Plate loading tests
I- i 00
149
Bl_ Belastningsforsilk statisk forbelastn~ng_
(a) N = 60 qf tg f) 1 = 083
I 7
o fgt = 39
2 (b) q f = 23 MNm so 2 c = 32 kNm
(Prandtl)
B2 _ Belastni~sforsilkz_dynamisk forbelastni~
(a) Nqf = 52
tg l) 1 = 080 I 38 6deg -igt =
(b) q f = 5 MNm2
so 2 c = 78 5 kNm
Sluttkommentar
(Prandtl)
Varingrt institutt vil fortsette denne forskningen som er innledet Vi vil utvikle
varingrt kompressometer med tanke paring aring verifisere sammenhengen mellom brereevne
(brudd) og styrkeparametre Vi er ogsaring sterkt interessert i aring undersike trykkshy
sonderingsresultater med tanke paring aring finne den samme relasjon
Summary
This short paper discusses the possibilities of obtaining shear strength parashy
meters from in situ measurements by field compressometers and penetration
instruments An important part of the investigations ahead of us will be centred
around
(1) improved interpretation procedures
(2) better field testing technique and
(3) revised instrumentation to correspond as closely as possible to the basic concepts of the interpretation theory
150
Litteratur
ERESUND S 1972 Saumlttningar hos cirkulaumlra stela fundament paring friktionsjord
Inverkan av dynamisk foumlrbelastning Doktorsavh CTH Goumlteborg
JANBU N 1972 NGM-72 Kriterier for valg av analytiske redskaper i anshy
vendt geoteknikk
151
oumlvriga diskussionsinlaumlgg
Erik Sandegren
Jag aumlr helt oumlverens med Hans bo om att trycksondering kan bli en metod som
raumltt utvecklad och marknadsfoumlrd kan ge mer omfattande och noggrannare inforshy
mation aumln nu anvaumlnda metoder Vad jag anmaumlrker paring aumlr att man nu paring en del haringll
anvaumlnder trycksonden paring ett saringdant saumltt att det skadar metoden I dagens laumlge aumlr
den icke 4rnlibrerad paring ett saringdant saumltt att den kan anvaumlndas som en universalshy
metod och faring har foumlrmaringgan att tolka resultaten tillfredsstaumlllande ofta daumlrfoumlr
att faumlltarbetet varit undermaringligt I dag aumlr den ett utmaumlrkt alternativ endast och
om en fullt kunnig faumlltgeotekniker anvaumlnder den och den geotekniske konsulten
har stor vana vid tolkning av resultaten
Det aumlr vidare enligt min mening inte fair play att vid en jaumlmfoumlrelse mellan
olika metoder framharinglla att viktsondering icke garingr att utfoumlra om man foumlrst
maringste traumlnga igenom ett maumlktigare fast lager Det visar bara att foumlredragsshy
haringllaren ehuru specialist paring trycksond icke aumlr medveten om vad en vildsond
i praktiken raumltt skoumltt kan aringstadkomma Det aumlr helt enkelt saring att baringda dessa
metoder maringste skoumltas med stor omsorg paring raumltt saumltt
Fig 5 visar ett exempel paring en vaumll utfoumlrd vildsondering som helt vederlaumlgger
Hansbos uppgift Det aumlr aumlven anmaumlrkningsvaumlrt hur bra en enkel sticksondering
kan ge vaumlrdefulla uppgifter I dagens laumlge foumlrutsaumltts att enaumlr man i allmaumlnhet
foumlr naumlrvarande har baumlttre kaumlnnedom om utvaumlrdering av viktsonderingsresultat
trycksonderingen 4ltalibreras 11 genom ett raumltt avvaumlgt antal viktsonderingar
Detta hade icke varit noumldvaumlndigt om trycksonden marknadsfoumlrts paring ett konsushy
mentvaumlnligt saumltt fraringn boumlrjan och paring ett noumljaktigt saumltt kalibrerats Om trycksonshy
den faringr utvecklas paring raumltt saumltt kommer det icke heller att varken bli noumldvaumlndigt
eller vara riktigt i framtiden
Sven Hansbo
Det aumlr i princip fel att kalibrera trycksondering med viktsondering som ju aumlr
en saumlmre metod
Erik Sandegren
Det aumlr inte fraringgan om kalibrering i egentlig bemaumlrkelse utan en jaumlmfoumlrelse med
en metod som man har personlig erfarenhet av
~deg
~-
J0o fO
t
) Vi
O 31)20 10
hv2ocm (4-91middot71
35+4-34
lU I I I
~ lt ~ ~1 ~ I ~ ~ ~ 0
) Sti
s
s
M2ri __ s
~ s f97 s
mr
iJ5o
tr mf
300 ll3 middot71
Ptanritnmg G 160 8 68
-------
I
I I
~ ___L_ -- middot-- ---middot
~1 10
35bull44-3
I
I I
il ~1
0
l ~ ~
_J ~
Fxl(mJ49J1 H50 ring Sten- bull bull UMlou
~1i ~ BandetNynashomnAng~Qisstn-AvSJO I( Torsteinsrud lfAI( h7dsystem 1900 SJ Stracka Tun9~sto Aringtvsjii Godhnd Q ~
Banlangdmatning fraringn NynOshomn ~- ou S~
Forklaring till beteckningar se
ritningar G ~ och H
Rsbk Jordbro Uslr foumlr Kovolrtrur 11 G 60 J 77 fT cen1tni Tvdrsefrtioner f[_S5bulltS4 -lj~Lt+J =------- ---middot--1____J__ I
Jorvaltrnltlge
BANAVDECN l GEOTEKNISKA KONTORET
Fig 5 Resultat fraringn vikt- och sticksondering
Results from weight sounding (Vi) and from simple sounding by manual pressing (Sti)
I- cn N)
153
Bengt Broms
Friktionsmantelns placering beror paring maringlsaumlttningen foumlr dess anvaumlndning Vid
placering naumlra spetsen erharinglls i foumlrsta hand indikation paring jordart och jordlagershy
foumlljder Vid placering paring stoumlrre avstaringnd fraringn spetsen blir den uppmaumltta mantelshy
friktionen mer representativ foumlr mantelfriktionen mellan tex jord och paringle
(friktionsparingle)
Bernt J akobson
Vid trycksondering utbildas enligt min uppfattning inga egentliga glidytor runt
spetsen utan jorden pressas undan I loumlst lagrad jord komprimeras jorden
under spetsen vilket torde medfoumlra ett laumlgre sidotryck naumlrmast ovanfoumlr spetshy
sen Motsatsen gaumlller vid fast lagrad jord Det aumlr sannolikt att man kan faring
information om jordens paclmingsgrad genom foumlrsoumlk med dubbla friktionsmantshy
lar den ena placerad naumlra spetsen och den andra paring laumlngre avstaringnd daumlrifraringn
Saringdana foumlrsoumlk borde utfoumlras i forskningssyfte
Som ordfoumlrande i symbol- och beteckningskommitten vaumldjar jag om synpunkter
paring saumlttet att redovisa trycksonderingsresultaten
154
STANDARD FOumlR TRYCKSONDERING
Ulf Bergdahl Orrj e amp Co - Scandiaconsult (foumlrberett diskussionsinlaumlgg)
Under en foumlljd av aringr har sonderingskommitten arbetat med standardisering av
vikt- och hejarsonderingsmetoderna och nu naringtt fram till en standard foumlr saringvaumll
utrustning som utfoumlrande som i moumljlig maringn ger reproducerbara resultat dvs
ger resultat som aumlr naumlra oberoende av vem som utfoumlr undersoumlkningen och med
vems utrustning den goumlrs Trots detta maringste man dock raumlkna med vissa variashy
tioner i sonderingsmotstaringndet som beror av tex foumlrborrningsdjup och vattenshy
foumlrharingllandena i jorden Speciellt i siltiga jordar kan saringdana variationer bli av
betydelse vid val av grundlaumlggningsmetod
Vid standardiseringsarbetet foumlr vikt- och hejarsondering har man gjort den ershy
farenheten att en maumlngd icke paring foumlrhand foumlrutsedda faktorer kan faring stor invershy
kan paring resultaten jfr tex rotationen av sondstaringngen vid hejarsondering Man
kan daring fraringga sig om motsvarande svaringrigheter kommer att uppstaring vid standardishy
seringsarbetet foumlr trycksonden som nu paringboumlrjats
Till skillnad fraringn viktsonden har man foumlr trycksonden moumljlighet att haumlmta en del erfarenheter fraringn utlandet daumlr det dock foumlrekommer flera olika system foumlr tryckshy
sondering med eller utan maumltning av lokal mantelfriktion vid spetsen
De faktorer som kan foumlrvaumlntas ha betydelse foumlr sonderingsresultaten vid tryckshy
sondering aumlr
foumlr spetsen tvaumlrsnittsarea tvaumlrsnittsform spetsvinkel mantellaumlngd utformshy
ning av spetsens avslutning upparingt och spets ytans raringhet
foumlr friktionsmanteln placering laumlngd diameter och raringhet
foumlr staumlngerna diameter rakhet
foumlr utfoumlrandet nedpressningshastighet eventuella avbrott i sonderingen fraringgan
155
om kontinuerlig eller diskontinuerlig drivning rotation av sonden samt metoden
foumlr nedpressning (hydraulisk pressning eller mekanisk skruvmatning)
Foumlr att i viss maringn belysa behovet av en standardisering aumlven paring trycksonderingsshy
omraringdet visas i fig 6 en jaumlmfoumlrelse mellan resultat erharingllna med den vanligen
anvaumlnda Nilconutrustningen samt med Borros utrustning foumlr maumltning av enbart
spetsmotstaringnd Undersoumlkningen har utfoumlrts vid ett nytt bostadsomraringde i
Botkyrka-Alby soumlder om stockholm daumlr jorden bestaringr av varvig lera mjaumlla 0
och mo Jaumlmfoumlrelsen har presenterats foumlr sonderingskommitten av Ake Holgers-
son Kjessler amp Mannerstraringle AB
Foumlr att moumljliggoumlra en direkt jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden har i diagramshy
met fraringn Borros undersoumlkning inritats spetsmotstaringndet som maumltts med Nilcons
utrustning Man finner att spetsmotstaringndet maumltt med Nilconutrustningen naumlstan
genomgaringende aumlr laumlgre aumln det som maumltts med Borros utrustning trots att baringda
spetsarna har 10 cm2 tvaumlrsnittsarea En orsak till skillnaderna kan vara att
man paring Nilconutrustningen har stoumlrre skillnad mellan spetsens tvaumlrmaringtt och
sondstaringngens tvaumlrmaringtt aumln paring Borros utrustning Detta medfoumlr att jorden naumlrshy
mast framfoumlr spetsen laumlttare kan pressas foumlrbi spetsen och spetsmotstaringndet
daumlrigenom blir laumlgre
De observerade skillnaderna spelar normalt inte saring stor roll naumlr man goumlr sonshy
deringar foumlr att bestaumlmma jordens lagerfoumlljd och relativa fasthet Baringda diagramshy
men aumlr ju ur denna synpunkt likvaumlrdiga Emellertid kommer trycksondering att
faring allt stoumlrre betydelse foumlr utvaumlrdering av jordens haringllfasthets- och kompressionsshy
egenskaper varfoumlr man blir beroende inte bara av relativa vaumlrden utan ocksaring av
spetsmotstaringnd och mantelfriktion i absoluta tal Till foumlljd haumlrav aumlr det noumldvaumlndigt
att vi arbetar foumlr en standardisering av trycksonderingen och haumlrvid beaktar de
nordiska och europeiska straumlvanden som paringgaringr i samma riktning
E Il J - 0
0
V I KTSONDERING PROVTAGNING
~ ~11~Pc mi(l ~mj)l(])
fi kPa (oreducerod) 0 10 20 _3) 40
54
~
TRYCKSONDERING ENLIGT SYSTEM NILCON
TRYCKSONDERI N G ENLIGT SYSTEM BORROS OCH SPETSMOTSTAringND ENLIGT SYSTEM NILCON
5 gt--------~t
mlM
~~~ I I I I I MANTELFRIKTION I t==L I I I I I 17 M(l)
I l
v l mjMf VlJj ML ~tiMi u mr1 ~(~[)
j) M
0
5
10f--------lt = I I I I I 10
40 20 hv sek 20cm
020406080 St
0 2 5 6 MPa
1 2 3 4 5 6 1 MFb T0TALM0TSTAringN0 PER YTENHET AV SPETS
15 __ _____________________________________________________ _ 15
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden erharingllna enligt system Borros och Nilcon
Comparison between the point resistances obtained by the Borros and Nilcon systems respectively
1-1 cn 0)
157
Forts diskussioner
Torsten Kallstenius
Naumlr det gaumlller lokalisering av spets manteln har jag den uppfattningen att den
boumlr lokaliseras saring naumlra spetsen som moumljligt och foumllja spetsens roumlrelse De
makrogeotekniska spaumlnnings- och tryckfoumlrharingllandena intill spetsen blir under
alla foumlrharingllanden saring komplicerade att man maringste soumlka direkta korrelationer
mellan maumltta krafter och soumlkta geotekniska egenskaper Dessa korrelationer
kraumlver standardiserade redskap och foumlrfaringssaumltt och anpassning till olika
geologiska foumlrharingllanden
Som teoretisk ansats tycker jag att glidytekalkyler inte laumlmpar sig lika bra som
plasticitetsteori av den typ som anvaumlnds vid pressiometerfoumlrsoumlk Sjaumllv har
jag efter Nadai och Odenstad haft nytta av uttryck av formen
qs
1f
p R
0r
Tf
Gt Tf
Haumlr aumlr
p
R
r
=
=
=
=
43 [ f(St) ln ~ + 1] 3if
~ qs
4 f(St) ln r -Lf R
Gr 2 f(St) -
Lf
specifika spetsmotstimdet
jordens skjuvharingllfasthet vid spetsen
jordens E-modul
den plastiska zonens radie
spetsens radie
avstaringnd fraringn centrum
aumlr ett maringtt paring skjuvharingllfasthetens reduktion after peak och kan saumlttas till O 9
158
Bengt Broms
Man har erharingllit baumlttre korrelation mellan spetsmotstaringnd och deformation aumln
mellan spetsmotstaringnd och jordens inre friktionsvinkel vilket bekraumlftas av
undersoumlkningar utfoumlrda av Buisman
Erik Sandegren
En stoumlrre insats borde goumlras foumlr att foumlrbaumlttra tolkningsmetodiken Det boumlr finshy
nas utrymme foumlr detta i det paringgaringende utvecklingsarbetet saumlrskilt med tanke
paring de stora kostnader som laumlggs ned paring foumlrbaumlttringar av utrustningen
Bengt Broms
Baumlrighetsfaktorn N ~ 15 bygger paring utlaumlndska erfarenheter och gaumlller foumlr C
fu lt 50 kNm2 och laringgsensitiva leror Houmlg sensitivitet ger normalt laringga vaumlr-
den paring baumlrighetsfaktorn N bull Anledningen till att N vid trycksondering aumlr houmlgre C C
aumln vad som uppmaumltts foumlr paringlning (N = 8-10) aumlr troligen att neddrivningshastig-c
heten aumlr stoumlrre vid trycksondering (ger ca 10 oumlkning vid en tiofaldig oumlkning av
penetrationshastigheten) och att spetsmotstaringndet vid trycksondering inkluderar
viss mantelfriktion ovanfoumlr spetsen
Rune Dahlberg
Det boumlr poaumlngteras att enbart sondering saumlllan ger uppgift om jordens materialshy
egenskaper direkt haumlrfoumlr erfordras oftast kalibrering med naringgon mer raffinerad
metod tex med pressometer- eller skruvplattefoumlrsoumlk Eftersom ett pressashy
meterfoumlrsoumlk emellertid aumlr betydligt dyrare att utfoumlra aumln ett sonderingsfoumlrsoumlk
boumlr man anvaumlnda pressometern endast saring mycket att ett lokalt anvaumlndbart samshy
band erharinglls mellan t ex pressometermodul och spetsmotstaringnd vid trycksondeshy
ring saumlg 2 pressometerharingl per 10 st sonderingsharingl Haumlrigenom kan sonderingsshy
foumlrsoumlken ges i det naumlrmaste samma undersoumlkningsvaumlrde som pressometerfoumlrshy
soumlken
Jan Wennerstrand
I finkornigt friktionsmaterial torde man kunna erharinglla saring god korrelation mellan
trycksondens spetsmotstaringnd och jordens kompressionsmodul baumlrighetsfaktorer
samt paringlars spets- och mantelmotstaringnd att trycksondering med maumltspets i de
flesta fall helt kan ersaumltta de dyrare metoderna med pressometer- och skruvshy
plattefoumlrsoumlk
Fig 7
159
0 50 100 150 Kpcnf 0-tc=---t------t-------
0 w 0 Z15
a - 0
27
39
50
I I
I
57 I 2 5 -~iZZZZzmil-rn
Trycksondens och paringlens spetsmotstaringnd Den streckade linjen motsvarar N = 20 q A comparison between the point resistance of the static penetrometer and the pile The dotshyted line corresponds to N = 20 q
160
I
11 I
I 10 1-----i----+----+----+------+-----+----+-l-+middot---i----+--------i
~ 9 1------+-----+----+----1----+-----+----1-----+-----lt11--t---f f C=O75+O0053 -P 312
8 i-----t-----1----i----+----+--ilt_----l----f----+-----+------l
J 71-----+----t----+----+---+---l--+----1-----+-----+---f middot V~ 6 t-----+----t----+- ---1-----middot---+---+-----+----+------
5 t---+------+---1-v---i -l---+--1---J---+-----I
)~~ 41----t----t---+--+--+----t-----+----f----t-----+------l
i 0 )t )t
u 31-----+--------------+---+----+----1----t-----t-----1 i bull c~ o t bull ~ ~00deg4 1
2 ~o -0 l----+--+----_-------+---+-----+----1-----+-----+---f
~ 00 u- -I- 0 Il) -V-__ bull -0 C L a C
c L -0 0 0-1-----------__ __ ___ ___ _ __ __ ___ ___ __ __ ___ _ __ ~
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 )
Spetsmotst6nd P kg bull H3H1s15 -V-15ltH3H1lt30 03Qlt H3 H1
Fig 8 Sambandet mellan lerans odraumlnerade skjuvharingllf asthet bestaumlmd med vingborr och trycksondens spetsmotstaringnd
The correlation between the undrained shear strength of the clay determined by vane barer and the point resistance of the static penetrometer
161
Det specifika mantelmotstaringnd som maumlts med maumltmanteln kan ej anvaumlndas direkt
vid beraumlkning av paringlars mantelmotstaringnd annat aumln foumlr paringlar av staringlbalksprofiler
Mantelmotstaringndet varierar kraftigt med den slagna paringlens volym och mantelshy
motstaringndet foumlr en viss paringltyp och dimension kan lika gaumlrna korreleras med
trycksondens spetsmotstaringnd Mantelmaumltningen aumlr emellertid av vaumlrde foumlr att
kunna saumlrskilja olika jordarter Foumlr att underlaumltta tolkningen boumlr saringledes maumltshy
manteln placeras saring naumlra spetsen som moumljligt
De foumlrsoumlk med instrumenterade roumlrparinglar som utfoumlrts vid Albysjoumln av Paringlshy
kommissionens friktionsparinglgrupp visar god korrelation mellan paringlarnas spetsshy
baumlrfoumlrmaringga och trycksondens spetsmotstaringnd (se fig 7) Paringlarnas spetsbaumlrfoumlrshy
maringga aumlr haumlr drygt haumllften av trycksondens spetsmotstaringnd vilket ej staumlmmer med
de utlaumlndska erfarenheter som refererats av Broms haumlr tidigare I l~st lagrat
friktionsmaterial tex i och intill varingra rullstensaringsar vill jag rekommendera
att man vid dimensionering saumltter paringlens spetsbaumlrfoumlrmaringga till haumllften av uppmaumltt
trycksondmotstaringnd
Sven Nilsson
Olika trycksonderingsutrustningar ger olika resultat En korrelation mellan
spetsmotstaringnd enligt Nilcons trycksond och skjuvharingllfasthet enligt vingborr har
utfoumlrts och presenterats i VBBs publikation Geoteknik se fig 8
Bengt Broms
Det allt stoumlrre intresset foumlr trycksondering i Sverige staumlller ocksaring stoumlrre krav
paring regler och anvisningar foumlr sonderingens utfoumlrande och redovisning Det plashy
nerade internationella sonderingssymposiet i Stockholm 1974 kommer enligt
programmet att behandla standardiseringsfraringgan Vad som presenterats under
denna trycksonderingsdag kommer att utgoumlra ett vaumlrdefullt bidrag i detta samshy
manhang
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT Swedish Geotechnical lnstitute
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER Reprints and preliminary reports
No
Pris kr (Sw ers)
1 Views on the Stability of Clay Slopes J 0sterman 1950 0ut of print
2 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry 1950 raquo
R Soumlderblom
3 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineering Paris 1961 Part I
1 Research on the Texture of Granular Masses T Kalstenius amp W Bergau
2 Relationship between Apparent Angle of Friction with Effective Stresses as Parameters - in Drained and in Consolidated-Undrained Triaxial Tests on Satushyrated Clay Normally-Consolidated Clay S 0denstad
3 Development of two Modern Continuous Sounding Meshythods T Kallstenius
4 In Situ Determination of Horizontal Ground Movements T Kallstenius amp W Bergau
4 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineerlng Paris 1961 Part Il
Suggested lmprovements in the Liquid Limit Test with Reference to Flow Properties of Remoulded Clays R Karlsson
5 0n Cohesive Soils and Their Flow Properties R Karlsson 1963 10 -
6 Erosion Problems from Different Aspects 1964 10 -
1 Unorthodox Thoughts about Filter Criteria W Kjelman
2 Filters as Protection against Erosion P A Hedar
3 Stability of Armour Layer of Uniform Stones in Running Water S Andersson
4 Some Laboratory Experiments on the Dispersion and Erosion of Clay Materials R Soumlderblom
7 Settlement Studies of Clay 1964 10-
1 I nfluence of Lateral Movement in Clay Upon Settleshyments in Some Test Areas J 0sterman amp G Lindskog
2 Consolidation Tests on Clay Subjected to Freezing and Thawing J G Stuart
8 Studies on the Properties and Formation of Quick Clays 1965 5 -J 0sterman
9 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden 1965 30 -B Broms
1 Beraumlkningsmetoder foumlr sidobelastade paringlar
2 Brottlast foumlr snett belastade paringlar
3 Beraumlkning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga
10 Triaxial Tests on Thin-Walled Tubular Samples
1 Effects of Rotation of the Principal Stress Axes and of the lntermediate Principal Stress on the Shear Strength B Broms amp A 0 Casbarian
2 Analysis of the Triaxial Test-Cohesionless Soils B Broms amp A K Jama
11 Naringgot om svensk geoteknisk forskning B Broms
12 Baumlrfoumlrmaringga hos paringlar slagna mot slaumlntberg B Broms
13 Foumlrankring av ledningar i jord B Broms amp 0 0rrje
14 Ultrasonic Dispersion of Clay Suspensions R Pusch
15 lnvestigation of Clay Microstructure by Using Ultra-Thin Sections R Pusch
1965 5-
1966 5-
1966 15-
1966 0ut of print
1966 5-
1966 10-
16 Stability of Clay at Vertical 0penings B Broms amp H 1967 10 -Bennermark
No
17 Om paringlslagning och paringlbaumlrighet
1 Dragsprickor i armerade betongparinglar S Sahlin
2 Sprickbildning och utmattning vid slagning av armeshyrade modellparinglar av betong B-G Hellers
3 Baumlrighet hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergshyspets Resultat av modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
4 Negativ mantelfriktion B H Fellenius
5 Grundlaumlggning paring korta paringlar Redogoumlrelse foumlr en foumlrshysoumlksserie paring NABO-paringlar G Fjelkner
6 Krokiga paringlars baumlrfoumlrmaringga B Broms
1967
Pris kr (Sw ers)
5-
18 Paringlgruppers baumlrfoumlrmaringga B Broms 1967 10-
19 Om stoppslagning av stoumldparinglar L Helman 1967 5-
20 Contributions to the First Congress of the lnternational 1967 5 -Society of Rock Mechanics Lisbon 1966
1 A Note on Strength Properties of Rock B Broms
2 Tensile Strength of Rock Materials B Broms
21 Recent Quick-Clay Studies 1967 10 -
1 Recent Quick-Clay Studies an lntroduction R Pusch
2 Chemical Aspects of Quick-Clay Formation R Soumlderblom
3 Quick-Clay Microstructure R Pusch
22 Jordtryck vid friktionsmaterial
1 Resultat fraringn maumltning av jordtryck mot brolandfaumlste B Broms amp I Ingeson
2 Jordtryck mot oeftergivliga konstruktioner B Broms
3 Metod foumlr beraumlkning av sambandet mellan jordtryck och deformation hos fraumlmst stoumldmurar och foumlrankringsshyplattor i friktionsmaterial B Broms
4 Beraumlkning av stolpfundament B Broms
1967 30-
23 Contributions to the Geotechnical Conference on Shear 1968 10 -Strength Properties of Natura Soils and Rocks Oslo 1967
1 Effective Angle of Friction fora Normally Consolidated Clay R Brink
2 Shear Strength Parameters and Microstructure Characshyteristics of a Quick Clay of Extremely High Water Content R Karlsson amp R Pusch
3 Ratio cp in Relation to Liquid Limit and Plasticity Index with Special Reference to Swedish Clays R Karlsson amp L Viberg
24 A Technique for lnvestigation of Clay Microstructure R 1968 22 -Pusch
25 A New Settlement Gauge Pile Driving Effects and Pile 1968 10 -Resistance Measurements
1 New Method of Measuring in-situ Settlements U Bergdahl amp B Broms
2 Effects of Pile Driving on Soil Properties 0 0rrje amp B Broms
3 End Bearing and Skin Friction Resistance of Piles B Broms amp L Helman
26 Saumlttningar vid vaumlgbyggnad
Foumlredrag vid Nordiska Vaumlgtekniska Foumlrbundets konferens I Voksenaringsen Oslo 25-26 mars 1968
1 Geotekniska undersoumlkningar vid bedoumlmning av saumlttshyningar B Broms
2 Teknisk-ekonomisk oumlversikt oumlver anlaumlggningsmetoder foumlr reducering av saumlttningar i vaumlgar A Ekstroumlm
3 Saumlttning av verkstadsbyggnad i Stenungsund uppfoumlrd paring normalkonsoliderad lera B Broms amp 0 0rrje
27 Baumlrfoumlrmaringga hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergspets Resultat fraringn modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
1968 20-
1968 15-
No
28 Bidrag till Nordiska Geoteknikermoumltet I Goumlteborg den 1968 5-7 september 1968
1 Nordiskt geotekniskt samarbete och nordiska geotekshynikermoumlten N Fodin
2 Naringgra resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring lerterraumlng speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolidering G Lindskog
3 Saumlttningar vid grundlaumlggning med plattor paring moraumlnshylera i Lund S Hansbo H Bennermark amp U Kihlbom
4 Stabilitetsfoumlrbaumlttrande spontkonstruktion foumlr bankfyllshyningar 0 Wager
5 Grundvattenproblem i Stockholms city G Lindskog amp U Bergdah
6 Aktuell svensk geoteknisk forskning B Broms
29 Classification of Soils with Reference to Compaction 1968 B Broms amp L Forssbad
30 Flygbildstolkning som hjaumllpmedel vid oumlversiktliga 1969 grundundersoumlkningar
1 Flygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning vid samhaumlllsshyplanering 1-2 U Kihlbom L Viberg amp A Heiner
2 Identifiering av berg och bedoumlmning av jorddjup med hjaumllp av flygbilder U Kihlblom
31 Nordiskt sonderingsmoumlte I Stockholm den 5-6 oktober 1967 1969 Foumlredrag och diskussioner
32 Contributions to the 3rd Budapest Conference on Soil 1969 Mechanics and Foundation Engineering Budapest 1968
1 Swedish Tie-Back Systems for Sheet Plle Walls B Broms
2 Stability of Cohesive Soils behind Vertical Openings in Sheet Pile Walls Analysis of a Recent Failure B Broms amp H Bennermark
33 Seismikdag 1969 Symposium anordnat av Svenska Geotek- 1970 niska Foumlreningen den 22 april 1969
34 Naringgot om geotekniken I Sverige samt dess roll i plana- 1970 rings- och byggprocessen Naringgra debattinlaumlgg och allmaumlnna artiklar
T Kallstenius 1 Geoteknikern I det specialiserade samhaumlllet B Broms 2 Diskussionsinlaumlgg vid konferens om geovetenskaperna
7 mars 1969 3 Geoteknik i Sverige - utveckling och utvecklingstenshy
denser 4 Geotekniska undersoumlkningar och grundlaumlggningsmetoshy
der 5 Grundlaumlggning paring plattor - en allmaumln oumlversikt
Pris kr Sw ers)
15-
5-
10-
30-
10-
Out of print
15-
35 Piles - a New Force Gauge and Bearing Capacity Calcu- 1970 10 -lations
1 New Pile Force Gauge for Accurate Measurements of Pile Behavior during and Following Driving B Felenius amp Th Haagen
2 Methods of Calculating the Ultimate Bearing Gapashycity of Piles A Summary B Broms
36 Paringlslagning Materialegenskaper hos berg och betong 1970 10 -1 Bergets baumlrfoumlrmaringga vid punktbelastning
S-E Rehnman
2 Deformationsegenskaper hos slagna betongparinglar B Felenius amp T Eriksson
37 Jordtryck mot grundmurar 1970 10-1 Jordtryck mot grundmurar av Lecablock
S-E Rehnman amp B Broms
2 Beraumlkning av jordtryck mot kaumlllarvaumlggar B Broms
38 Provtagningsdag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 25 -Geotekniska Foumlreningen den 28 oktober 1969
No
39 Moraumlndag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 Geotekniska Foumlreningen den 3 december 1969
40 Stability and Strengthening of Rock Tunnels in Scandinavia 1971 1 Correlation of Seismic Refraction Velocities and Rock
Support Requirements in Swedish Tunnels 0 S Cecil 2 Problems with Swelling Clays in Norwegian Undershy
ground Constructions in Hard-Rocks R Semer-Olsen
41 Staringlparinglars baumlrfoumlrmaringga Resultat av faumlltfoumlrsoumlk med laumltta 1971 slagdon G Fjelkner
42 Contributions to the Seventh lnternational Conference on 1971 Soil Mechanics and Foundation Engineering Mexico 1969
43 Centrically Loaded lnfinite Strip on a Single-Layer Elastic 1972 Foundation - Solution in Closed Form According to the Boussinesq Theory B-G Hellers amp 0 Orrje
44 On the Bearing Capacity of Driven Piles 1972 1 Methods Used in Sweden to Eva I uate the Bearing
Capacity of End-Bearing Precast Concrete Piles B Broms amp L Helman
2 Discussions at the Conference Behaviour of Piles London 1970 B Fellenius B Broms amp G Fjelkner
3 Bearing Capacity of Piles Driven into Rock With Discussion S-E Rehnman amp B Broms
4 Bearing Capacity of Cyclically Loaded Piles B Broms 5 Bearing Capacity of End-Bearing Piles Driven to Rock
S-E Rehnman amp B Broms
45 Quality in Soil Sampling 1972 1 Secondary Mechanical Disturbance Effects in Coheshy
sive Soil Samples T Kallstenius 2 Sampling of Sand and Moraine with the Swedish Foil
Sampler B Broms amp A Hallen
46 Geoteknisk flygbildstolkning En undersoumlkning av metodens 1972 tillfoumlrlitlighet L Viberg
47 Some Experiments on Hollow Cylinder Clay Specimens 1972 A K Jama
48 Geobildtolkning vid vaumlgprojektering Rapport fraringn foumlrsoumlks- 1972 verksamhet 1969-71 U Kihlblom L Viberg A Heiner amp K Hellman-Lutti
49 Lerzoner i berganlaumlggningar Diskussionsmoumlte anordnat av 1972 VA den 7 oktober 1970
50 Damping of Stress Waves in Piles during Driving Results 1972 from Field Tests G Fjekner amp B Broms
51 Skaring-Edeby Test Field - Further Studies on Consolidation of 1973 Clay and Effects of Sand Drains
1 Soil Movements below a Test Embankment R Holtz amp G Lindskog
2 Long-Term Loading Tests at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp B Broms
3 Excavation and Sampling around Some Sand Drains at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp G Holm
Pris kr (Sw ers)
25-
25-
30-
15 -
20-
20-
10-
10-
20-
30-
30-
20-
52 Lateral Earth Pressures on Walls and Measurements under 1973 25 -Different Temperature Conditions
1 Lateral Earth Pressures Due to Compaction of Cohesionless Soils B Broms
2 Earth Pressure against the Abutments of a Rigid Frame Bridge B Broms amp I Ingeson
3 Lateral Earth Pressure on a Bridge Abutment B Broms amp I Ingeson
4 Lateral Pressures on Basement Wall Results from Full-Scale Tests S-E Rehnman amp B Broms
5 Behaviour of Anchored Sheet-Pile Wall Exposed to Frost Action E Sandegren P 0 Sahlstroumlm amp H Stile
6 Back-Tied Sheet Pile Wall in Friction Soil Deformashytions and Drag Forces Due to Piling and Freezing G Sandqvist
1) Distribution AB Svensk Byggtjaumlnst
No
53 Piles - General Reports Basic Theories Measurements 1973 and a Case Record of Buckling
1 Settlements of Pile Groups B Broms 2 Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups
B Broms 3 Buckling of Piles Due to Lateral Soil Movements
Discussion B Fellenius 4 Bending of Piles Determined by lnclinometer Measureshy
ments B Fellenius 5 Precast Concrete Piles State-of-Art Report B Fellenius 6 Die Anwendung der Aumlhnlichkeitstheorie in der Geoshy
technik (Dimensional Analysis and Similarity Theory in Soil Mechanics) R Massarsch
54 Moraumlnleredagar 1972 Symposium anordnat av Svenska Geo- 1973 tekniska Foumlreningen den 2-3 maj 1972
55 New Lines in Quick Clay Research R Soumlderblom 1974 1 A New Approach to the Classification of Quick Clays 2 Application of Remote Sensing in the Quick Clay
Research 3 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry
- Part 111
56 Skadlig inverkan av vibrationer Symposium anordnat av 1974 Svenska Geotekniska Foumlreningen den 7 maj 1973
57 Geobildtolkning av maumlktighetsfoumlrharingllanden inom leromraring- 1974 den L Viberg
Pris kr (Sw ers) 30-
25-
20-
25-
22-
58 Trycksonderingsdag 1973 Symposium anordnat av Svenska 1975 30 -Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
~middot
Pris 30-
LlbvTrydt Sthlm 197 ~18
SVENSKA OCH UTLAumlNDSKA TRYCKSONDERINGSMETODER
Civilingenjoumlr Rune Dahlberg KTH
Inledning
Vid genomgaringng av tillgaumlnglig litteratur om trycksondering finner man att denna
typ av sondering aumlr betydligt vanligare utomlands aumln i Sverige aumlven om intresset
haumlr hemma har oumlkat vaumlsentligt paring senare tid Variationsmoumljligheterna aumlr maringnga
baringde naumlr det gaumlller spetsens geometriska utformning och sondens funktionssaumltt i
stort Haumlr skall kort beskrivas de vanligaste svenska trycksonderingsmetoderna
samt naringgra utlaumlndska metoder vilka kan uppfattas som karakteristiska foumlr vissa
typer av trycksondering En utfoumlrlig beskrivning laumlmnas av den hollaumlndska tryckshy
sonden vilken haft stor betydelse foumlr utvecklingen av oumlvriga metoder
Trycksonderingsmetoderna kan saumlgas vara antingen av mekanisk eller av elektroshy
nisk typ
De mekaniska metoderna kan indelas i 1) saringdana med roumlrlig spets dvs metoder
daumlr spetsmotstaringndet kan saumlrskilj as fraringn mantelmotstaringndet genom att spetsen aumlr
roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret (jfr hollaumlndsk sond) och 2) saringdana med fast
spets dvs metoder daumlr endast totalmotstaringndet kan maumltas Lasten kan paringfoumlras
antingen direkt ovanfoumlr spetsen eller (vilket aumlr vanligast) via foumlrlaumlngnings staumlnger
Erforderlig nedtryckningskraft kan maumltas uppe vid markytan med manometer
eller kalibrerad maumltring
De elektroniska metoderna aumlr i allmaumlnhet avsedda foumlr direkt maumltning av spetsshy
motstaringndet antingen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare fastklistrade i spetsen
(tex typ Borra och typ Fugro) eller enligt svaumlngande straumlng-principen Maumltimshy
pulserna fraringn spetsen oumlverfoumlrs vanligtvis genom en maumltkabel till naringgot maumltshy
instrument vid markytan Utveckling av en akustisk sond foumlr traringdloumls maumltshy
ning av spetsmotstaringndet paringgaringr vid Geotech AB Denna sond beskrivs i en saumlrshy
skild artikel i denna publikation av P J onell
2
Vissa trycksonder maumlter aumlven sk lokal mantelfriktion Denna maumltning goumlrs paring
en viss (lokal) del av staringngens mantelyta vanligen omedelbart ovanfoumlr spetsshy
konen paring mekanisk eller elektronisk vaumlg Kvoten mellan lokal mantelfriktion
och spetsmotstaringnd har visat sig vara jordartsberoende vilket ger moumljlighet till
en grov jordartsbedoumlmning Denna tillaumlggsinformation aumlr av stort vaumlrde och har
starkt bidragit till det vaumlxande intresset foumlr trycksondering
Svenska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Den i Sverige hittills vanligaste trycksonderingsutrustningen har utvecklats av
Ingenjoumlrsfirma Nilcon AB Kaumlnnetecknande foumlr denna metod aumlr att spetsen med
tillhoumlrande skaft (fig 1) genom en glappkoppling aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till sondshy
staringngen i oumlvergaringngen mellan denna och spetsen Sjaumllva spetsen har formen av en
urgroumlpt fyrkantig pyramid med maximalt 10 cm2 tvaumlrsnittsyta Glappet uppgaringr
till 5 a 10 cm och utnyttjas foumlr att paring vissa nivaringer vanligtvis var eller varannan
meter bestaumlmma mantelmotstaringndets andel i totalmotstaringndet Denna maumltning tillshy
garingr saring att sondstaringngen dras upp saring mycket som glappet medger varefter den
aringter trycks ner under maumltning av erforderlig kraft Paring diagrampapperet (fig 2)
som automatiskt matas fram med 1100 av sondens neddrivningshastighet komshy
mer denna upp- och nedaringtgaringende roumlrelse av sondstaringngen att ge tvaring horisontella
linjer av vilka den undre ritas naumlr sonden avlastas och den oumlvre naumlr denna aringter
belastas Naumlr vertikalkraften i detta laumlge oumlverstiger mantelmotstaringndet trycks
sondstaringngen till kontakt med spetsen vilket ger mantelmotstaringndet Naumlr kraften
oumlkas ytterligare foumlr oumlvervinnande av spetsmotstaringndet sammanfaller de baringda
linjerna Ens k 0-linje konstrueras genom att mantelmotstaringnden paring de olika
maumltnivaringerna sammanbinds Avstaringndet fraringn denna linje till kurvan utgoumlr spetsshy
motstaringndet
Naumlr sonderingsmotstaringndet oumlverstiger stoumlrsta tillgaumlngliga nedtryckningskraft
(10-20 kN) kan ytterligare nedtraumlngning erharingllas genom att spetsen roteras vid
reducerad tryckkraft (3 a 5 kN) Om det aumlr moumljligt oumlvergaringr man paring nytt till vanshy
lig trycksondering
3
Principskiss av gjgppkoppling
Piot
~ ~ Sektion a-a A B
Fig 1 Nederdel av trycksond typ Nilcon med glappkoppling och spets i form av 11urgroumlpt 11 fyrkantig pyramid Principfigur
Lower part of the static penetrometer type Nilcon supshyplied with an axial play above the pyramidical squareshyshaped point In principle
5
10
15
20
25
4
0
Torrskorpa
Lera
Snaumlckskallager
Lera E c 0 gt
Grusf 0 E f (lJ
O C
Lerasect-0
Fin sand mycket loumlst lagrad
Lera
Sten
Lera
ISand och grus moraumln
t 3x25 varv (5 kN)
f 50 varv (5-8kN)
10 I 2s2m0 Kraft kN
Fig 2 Exempel paring automatiskt uppritat diagram fraringn trycksond typ Nilcon
Diagram automatically recorded by the Nilcon device
5
Utrustningen kan antingen foumlrankras i jorden med jordskruvar varvid neddrivshy
ningen aringstadkommes manuellt eller monteras paring traktor varvid traktorns
hydraulik utnyttjas foumlr neddrivningen och dess tyngd tjaumlnar som motharingll
Omkring 1950 utvecklades vid Statens geotekniska institut (SGI) en hydraulisk
trycksond (fig 3) Funktionssaumlttet foumlr sonden framgaringr schematiskt av fig 4
Sondstaringngen drivs ner under samtidig nedpressning och rotation Maximalt vridshy
moment uppgaringr till 250 Nm och maximal tryckkraft till 10 kN (== fordonets tyngd)
Neddrivningshastigheten aumlr ca 3 mmin Spetsen roumlrlig i foumlrharingllande till
sondstaringngen aumlr konisk med en basdiameter av 25 respektive 40 mm motsvaranshy2
de en tvaumlrsnittsarea av ca 5 respektive ca 12 5 cm Foumlrharingllandet mellan nedshy
pressningshastighet och rotationshastighet motsvarar en stigning av 15 Foumlrsoumlksshy
resultat har visat att samma foumlrharingllande gaumlller foumlr kvoten mellan neddrivningsshy
motstaringnd och vridningsmotstaringnd i mantelytan under sonderingen Vridningsmotshy
staringndet erharinglls ur uppmaumltt vridmoment Eftersom aumlven det totala sonderingsmotshy
staringndet maumlts kan spetsmotstaringndet erharingllas som skillnaden mellan totalmotstaringndet
och neddrivningsmotstaringndet i mantelytan (jfr fig 5) Denna utvaumlrdering av
spetsmotstaringndet goumlrs direkt av maskinen och uppritas som funktion av djupet
under markytan
Elektroniska metoder
Ingenj oumlrsfirma Borros AB har utvecklat en elektronisk trycksond foumlr direkt maumltshy2
ning av spetsmotstaringndet Spetsen finns i olika utfoumlranden samtliga med 10 cm
area Den aumlr utrustad med traringdtoumljningsgivare vilka genom en kabel staringr i foumlrshy
bindelse med ett registrerande maumltinstrument vid markytan (jfr fig 1-3 i artikel
av A Haumlgby i denna publikation) Maximal nedtryckningskraft uppgaringr normalt
till 40 kN Foumlr speciella foumlrharingllanden finns moumljligheter att anvaumlnda kraftigare
spetsar Nedtryckningskraften aumlr emellertid aumlven beroende av foumlrankringsmoumljshy
ligheterna (tex jordskruvar) Foumlr neddrivningen anvaumlnds vanligtvis vevdomkraft
varvid en nedpressningshastighet av ca O 8 mmin erharinglls
6
Fig 3 Trycksond typ SGI monterad paring en Mercedes Unimog
Static penetrometer type SGI mounted on a Mercedes Unimog jeep
7
~ Fast system
Valsar
Svaumlngbart och i vertikalled roumlrligt ----iA
system Haumlvstaringng foumlr oumlvershyfoumlring av roumlrelse till skrivaren
Moumltfjaumlder foumlr vridshymoment
Sondspets
Roterande
- Ej roterande---
Spets i1 25 mm Spets Jf 40 mm
Fig 4 Principfigur av trycksond typ SGI med tillhoumlrande spetsar
General arrangement of the SGI penetrometer In principle
8
Spelsmolstampod
jNeddrivni ngsmotstampndi mantelytan -
-
Stigning 15 ( kaumlnd I
Vridningsmotstampnd i mantelytan (maumlts)
Roumlrelseriktning foumlr en punkt p8 mantelytan
Fig 5 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd vid trycksondering typ SGI
Principle of separating skin friction from cone resistance at the SGI penetrometer
Tryckkraft paring ( ~~nerstaringng ger ~etsmotstaringndet
-7cm~v
(a) ( b) (c)
Fig 6 Spets till hollaumlndsk sond (a-b) samt handtag (c) foumlr manoumlvrering av tryckkraften till staringng och ytterroumlr (efter Sanglerat 1972) Point of the Dutch Static Penetrometer (a-b) and handle (c) for the change of load application from inner rod to tube ( af ter Sanglerat 1972)
9
Traringdtoumljningsgivarna bestaringr av fyra aktiva och fyra passiva givare de senare
foumlr temperaturkorrigering Genom seriekoppling av de fyra givarna uppnarings foumlrshy
delen att eventuella boumljspaumlnningar utbalanseras och endast vertikala krafter
registreras Vid oumlkat eller minskat tryck mot spetsen laumlngdaumlndras denna i axiell
led vilket ger en motstaringndsaumlndring i traringdtoumljningsgivarna och samtidigt en obalans
i maumltinstrumentet vid markytan Denna obalans motsvarar trycket mot spetsens
tvaumlrsnittsarea (10 cm2) Skrivaren goumlr daring utslag motsvarande obalansen varvid
spetsmotstaringndet automatiskt erharinglls som funktion av djupet under markytan
Utlaumlndska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Hollaumlndsk try-0ksond _
En oumlversikt oumlver utlaumlndska trycksonderingsmetoder inleds naturligen med en
beskrivning av den hollaumlndska trycksonden som aumlr den aumlldsta och har varit
foumlrebild foumlr senare utvecklade metoder Den har vunnit spridning oumlver saring gott
som hela vaumlrlden (ca 1000 exemplar laumlr finnas av denna sond) Den tillverkas av
Goudsche Machinefahriek Gouda
Spetsen som aumlr patenterad av Geotekniska laboratoriet i Delft aumlr konisk (fig 6) 2och har 60deg spetsvinkel och 10 cm tvaumlrsnittsarea Mellan spetsen och dess foumlrshy
laumlngning utbildas en slaumlppning som paringverkar brottutvecklingen i jorden vid spetshy
sen (minskar spetsmotstaringndet) Spetsens skaft aumlr som framgaringr av figuren svagt
koniskt med upparingt avtagande diameter
Neddrivningskraften oumlverfoumlrs till spetsen via ett inre staringngsystem daumlr de 1 m
laringnga staumlngerna (r 15 mm) 1tstaplas t1 paring varandra utan hopgaumlngning Detta moumljligshy
goumlrs genom att ytterroumlrets innerdiameter aumlr endast 1 mm stoumlrre (16 mm) aumln
staringngdiametern Roumlrens ytterdiameter aumlr 36 mm och laumlngden aumlr 1 m dvs samma
laumlngd som innerstaumlngerna
Vid sonderingen maumlts spetsmotstaringndet i 20 cm intervaller genom att foumlrst enbart
spetsen trycks ner ca 7 cm Daumlrefter trycks ytterroumlret ner lika laringngt vilket ger
mantelmotstaringndet (jfr fig 6 a-b) Vid fortsatt tryckning paring ytterroumlret foumlljer aumlven
10
spetsen med (ca 13 cm) till naumlsta maumltningsnivaring varvid det totala neddrivningsshy
motstaringndet erharinglls
Den hollaumlndska trycksonden foumlrekommer i flera versioner en laumlttare sond foumlr
tryckkrafter upp till 20 a 25 kN och andra tyngre varianter vanligtvis med
kapaciteten 100 kN respektive 200 kN Tryckkraften kan foumlr den laumlttare sonden
snabbt oumlverfoumlras fraringn innerstaumlnger till ytterroumlr eller vice versa genom att handshy
taget dras ut eller skjuts in (jfr fig 6 c och fig 7 b) Foumlr oumlvriga versioner sker
denna operation paring ett naringgot annorlunda saumltt (jfr nedan)
Den laumlttare sonden aumlr handdriven (fig 7 a) och anvaumlnds huvudsakligen foumlr sondeshy
ring i loumlsare jordar vanligtvis till houmlgst 10 m djup Foumlr att reducera mantelshy
motstaringndet och daumlrigenom oumlka sondens aktionsdjup anvaumlnds ofta till denna version
ytterroumlr vars diameter aumlr lika med spetsdiametern endast vid roumlraumlndarna men
paring 90 av roumlrlaumlngden har mindre diameter (jfr fig 12 b) I samma syfte foumlrses
ibland det nedersta roumlret istaumlllet med en lokal foumlrtjockning ett stycke ovanfoumlr
spetsen I baringda fallen kan endast spetsmotstaringndet maumltas
De tyngre hollaumlndska trycksonderna aumlr mekaniserade Fig 8 a visar 100 kNshy
versionen Foumlr avlaumlsning finns tvaring oljemanometrar (fig 8 b) den ena avsedd
foumlr maumltning av spetsmotstaringnd den andra foumlr mantelmotstaringnd och totalmotstaringnd
Neddrivningsanordningen har utrustats med ett hjulpar foumlr att underlaumltta foumlrflyttshy
ningen Den kan saringledes dragas foumlr hand eller med traktor mellan borrpunkterna
Utrustningen kan ocksaring monteras paring fordon saringsom visas i fig 9 a varvid vid
sonderingen fordonet maringste foumlrankras (fig 9 b) om dess tyngd inte ger erfordershy
ligt motharingll Fordonet i figuren aumlr utrustat med kran Foumlr att skydda fordonets
fjaumldring vid lyftning av tyngre foumlremaringl km stoumldben erfordras (fig 9b) Foumlr nedshy
drivning av jordskruvarna anvaumlnds vridenheten till den visade kranen vilket inneshy
baumlr en avsevaumlrd tidsbesparing
Paring initiativ av Begemann utvecklades under 1960-talet foumlr den hollaumlndska tryckshy
sonden en helt ny spets friktionsmantel~etsen med vilken aumlven lokal mantelshy
friktion kan maumltas Skillnaden jaumlmfoumlrt med vanliga spetsar bestaringr huvudsakligen
i att den nya spetsen har faringtt ytterligare en komponent en friktionsmantel med 2mantelytan 150 cm placerad ca 20 cm ovanfoumlr spetskonen (jfr fig 10) Vid
tryckning paring innerstaumlngerna kommer i detta fall spetsen foumlrst att tryckas ned
ca 4 cm (straumlckan a i fig 11) varefter aumlven friktionsmanteln foumlljer med en
11
Fig 7 Laumlttare hollaumlndsk sond (25 kN) (a) med naumlrbild av manoumlvershyorgan foumlr kraftoumlverfoumlring b)
Light Dutch Static Penetrometer (25 kN) (a) anda close-up of the handle for the change of load application (b)
12
(a)
(b)
Fig 8 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) (a) med detalj av registreringsshyanordning (b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) (a) with a close-up of the recording part (b)
13
(a)
(b)
Fig 9 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) monterad paring foumlrankrat fordon Foumlrankringsskruvarna drivs med hjaumllp av den visade kranen (a-b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) mounted on an anchored vehicle The screw anchors are driven by the crane shown (a-b)
14
Begemanns spets
Begemann s cone
Fig 1 O Begemanns friktionsmantelspets och den vanliga (korta) hollaumlndska trycksondspetsen i hoptryckt och maximalt utdraget laumlge
Begemann s Adhesion Jacket Cone and the common (short) Dutch cone in the compressed and the max extended position
15
straumlcka av ca 4 cm (straumlckan b) samtidigt som spetsen trycks ned lika laringngt
(totalt straumlckan a+b) Den lokala mantelfriktionen saumltts lika med tryckkraftens
oumllming fraringn foumlrsta till andra avlaumlsningstillfaumlllet (P -P ) dividerad med friktionsshy3 2
2mantelns yta (150 cm ) Tryckkraften oumlverfoumlrs nu fraringn innerstaumlngerna till yttershy
roumlren varvid de olika delarna teleskopiskt garingr in i varandra Under denna nedshy
trycknings foumlrsta 4 cm erharinglls mantelmotstaringndet laumlngs ytterroumlren vilket under
foumllj ande 4 cm oumlkar med det lokala mantelmotstaringndet laumlngs friktionsmanteln
Tryckningen paring ytterroumlren fortsaumltts daumlrefter tills sondspetsen naringr naumlsta maumltshy
nivaring vilket ger det totala sonderingsmotstaringndet (P i fig 11)1
En jaumlmfoumlrelse mellan Begemanns friktionsmantel och jaumlmntjocka friktionsmantlar
utgoumlrande en del av ytterroumlret (jfr t ex Fugros sond i fig 16) har visat att den
nedre avfasade delen av Begemanns friktionsmantel ger en form av spetsmotshy
staringnd som i sand och grus kan utgoumlra upp till 50 av det uppmaumltta friktionsmanshy
telmotstaringndet
I vissa fall kan kombinationen stort spetsmotstaringnd - stort sonderingsdjup medfoumlra
att den elastiska sammantryckningen av innerstaumlngerna blir saring stor att den tillshy
gaumlngliga slaglaumlngden inte aumlr tillraumlcklig foumlr att roumlra spetsen (mer aumln 8 cm samshy
mantryckning) eller friktionsmanteln (mer aumln 4 cm sammantryckning) Den elasshy
tiska sammantryckningen utgoumlr ca 1 cm per 360 enheter av produkten kraft (kN)
x djup (m)
Vid mycket smaring spetsmotstaringnd kan korrektion erfordras foumlr innerstaumlngernas vikt
1 38 kgm Foumlr att haringlla friktionen mellan innerstaumlnger och ytterroumlr saring laringg som
moumljligt aumlr det tillraringdligt att anvaumlnda smoumlrjmedel Friktionen medfoumlr naumlmligen
att det uppmaumltta spetsmotstaringndet blir foumlr stort
Begemanns friktionsmantelspets kan anvaumlndas till samtliga versioner av hollaumlndsk
trycksond
Aumlven i Belgien aumlr hollaumlndsk trycksond mycket vanlig Av tradition anvaumlnder man
dock den spetstyp som visas i fig 12 a-b Spetsen som ansluter direkt ti11 innershy
staumlngerna salmar helt mantel och bestaringr endast av en kon som tillsammans med
innerstaumlngerna aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret Den baumlsta oumlverensstaumlm-
16
I I Il m N
Maumltning av totalmotstaringnd
Maumltning av spetsmotstaringnd
Maumltning av
spetsm otstaringnd + +lokal friktion
C trycks tele -
skopiskt in i B ( ger mantel -motstaringnd laumlngs staringngen) och
sedan (C+ B) in i A
Fcktoo-1mantel ( maumltning av lokal friktion)
C
B
~
A
I I 636mm----- 1- 16 36mm [
J Horisontal skalan ~ 3 ggr___v--e---rtik-=-a=ls=k=a_la=n--______
Fig 11 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd lokal mantelshyfriktion och totalt mantelmotstaringnd vid sondering med Begemann-spetsen
Principle of separating cone resistance local friction and total skin friction in connection with the Begemann cone
17
(a)
(b)
Fig 12 Sondspets till hollaumlndsk trycksond enligt belgisk praxis a) Spets med innerstaringng b) Spets och ytterroumlr
Point of the Dutch Static Penetrometer according to Belgian practice a) Point with inner rod b) Point and tubes
18
melsen mellan uppmaumltt och verkligt spetsmotstaringnd erharinglls med denna spets om
maumltningen sker just i det oumlgonblick spetsen boumlrjar roumlra sig Det aumlr ocksaring detta
vaumlrde som anges som spetsmotstaringnd vid sondering med denna spets Vid fortshy
satt nedtryckning av spetsen kommer den av spetsen undantraumlngda jorden successhy
sivt att fylla ut det tomrum som bildas genom glappet mellan spets och ytterroumlr
Denna moumljlighet foumlr jorden att roumlra sig runt spetsen ger ett foumlr laringgt spetsmotshy
staringnd ofta endast 50 av initialvaumlrdet enligt ovan
Foumlrsoumlk har visat att de nedaringtriktade friktionskrafter som upptraumlder mellan sondshy
staringngens respektive spetsens mantelyta och jorden under neddrivningen ger ett
extra oumlverlagringstryck paring spetsnivaringn En spets utan slaumlppning med viss manshy
tellaumlngd ger daumlrfoumlr stoumlrre spetsmotstaringnd (ca 10) aumln en spets utan mantel Detta
aumlr en av orsakerna varfoumlr man i Belgienfoumlredrar den ovan beskrivna spetsen
utan mantel
En av Haefeli-Fehlmann konstruerad trycksond (fig 13) aumlr foumlrsedd med glappshy
koppling nere vid spetsen Spetsens manteldel har samma diameter som spetsen 2och en mantelyta av 160 cm Med denna metod saumlrskiljs spets- och mantelmotshy
staringnd paring ett mera indirekt saumltt aumln vid vanligt foumlrfarande enligt ovan Totalt
sonderingsmotstaringnd erharinglls vid samtidig nedtryckning av spets och staumlnger
Mantelmotstaringndet mot staringngen bestaumlms genom att sondstaringngen vid tillfaumllligt
avbrott i sonderingen dras upp straumlckan a (fig 13) Vid ytterligare uppdragning
foumlljer aumlven spetsen med varvid uppdragningsmotstaringndet oumlkar med det delmanshy2
telmotstaringnd som upptraumlder mot spetsens mantelyta (160 cm ) Eftersom saringlunshy
da mantelmotstaringndet maumlts under en upparingtgaringende roumlrelse av staringngen under det att (
totalmotstaringndet maumlts under nedtryckningsskedet blir det haumlrvid erharingllna mantel-
motstaringndet vanligen mindre aumln det som ingaringr i totalmotstaringndet Skillnaden melshy
lan totalmotstaringnd och mantelmotstaringnd dvs spetsmotstaringndet blir daumlrfoumlr i detta
fall foumlr stort
Elektroniska metoder
Omkring aringr 1950 utvecklades vid Degebo (Deutsche Forschungsgesellschaft foumlr
Bodenmechanik) en elektronisk trycksondutrustning som numera tillverkas av
19
115mm (A160 c~l
Tvaumlrsnittsarea ( 15 crrf l
Fig 13 Nederdel av trycksond typ Haefeli-Fehlmann
Lower part of static penetrometer type Haefeli-Fehlmann
Maumltt raringdens svaumlngning (daumlmpad)
(bl
middot -1AAA ( cl Jaumlmfoumlrelsetraringshy
dens svaumln~ning (odaumlmpad)bull~
Maumltt raringd
Maumltmantel (dl Svaumlngnings bild efter avstaumlmning av jaumlmfoumlrelse -traringdens frekvens
Maumltspets
(al
Ljusskaumlrm Jaumlmfoumlrelsetraringd
c~middot middot middotmiddotmiddotmiddot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot middotmiddot Avstaumlmningsratt--el j bull l
~ Maumltt raringd
(el
Fig 14 Nederdel av trycksond typ Maihak (a) samt princip foumlr elektronisk maumltning av spetsmotstaringnd (b-e)
Lower part of static penetrometer type Maihak (a) and principle for electronic recording of the cone resistance (b-e)
20
Maihak AG i Hamburg Spetsen aumlr konisk med spetsvinkeln 60deg och diametern
35 7 mm (jfr DIN 4094) Spetsmotstaringndet maumlts elektroniskt under det att manshy
telmotstaringndet maumlts hydrauliskt med oljemanometer Stoumlrsta tillaringtna spetskraft
aumlr 50 kN och maximal totalkraft 75 kN
Trycket som uppstaringr mot spetsen under sondens nedtraumlngning medfoumlr elastiska
sammantryckningar av en tunnvaumlggig cylindrisk mantel placerad omedelbart
ovanfoumlr spetsen (fig 14 a) Dessa elastiska sammantryckningar utnyttjas foumlr
maumltning av spetsmotstaringndet enligt foumlljande Tryckvariationerna faringr paringverka en
foumlrspaumlnd staringltraringd som har faumlsts centralt i axiell led i maumltmanteln Vid belastshy
ning minskas foumlrspaumlnningen och daumlrmed egenfrekvensen i traringden Dessa variashy
tioner i egenfrekvens oumlverfoumlrs till elektriska svaumlngningar av en elektromagnet
och foumlrs upp genom staumlngerna via en maumltkabel till en mottagare vid markytan
Fig 15 visar mottagarenheten som kan anslutas antingen till 220 V eller till
110 V vaumlxelstroumlm (50 Hz) Naumlr stroumlmbrytaren (10) slarings till visar sig paring ljusshy
skaumlrmen (2) en horisontell ljuslinje (fig 14c) Denna linje motsvarar den i
mottagaren befintliga jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngning som aumlr odaumlmpad Ljusshy
bildens skaumlrpa och ljusstyrka kan staumlllas in med rattarna (12) och (13) i fig 15
Maumlttraringden i spetsen svaumlnger endast naumlr den erharingller svaumlngningsimpuls fraringn
mottagarenheten Denna svaumlngning blir daumlmpad (fig 14 b) Svaumlngningsimpulsen
kan regleras (15) antingen manuellt eller automatiskt (fig 15) Intervallet melshy
lan impulserna kan staumlllas in med vred (14) Varje impuls orsakar en vertikal
avlaumlnkning av ljusbilden paring skaumlrmen Naumlr jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngningsfrekvens
har avstaumlmts saring att den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens kommer ljusbilden
att visa en sluten kurva som till foumlljd av maumlttraringdens daumlmpade svaumlngning laringngshy
samt sluter sig och om impulserna upphoumlr aringtergaringr till ett horisontellt streck
Under den tid som staringr till foumlrfogande innan maumlttraringdens svaumlngning helt har daumlmshy
pats maringste jaumlmfoumlrelsetraringdens och maumlttraringdens frekvens avstaumlmmas Detta tillgaringr
saring att man med hjaumllp av dubbelvredet (4) aumlndrar jaumlmfoumlrelsetraringdens frekvens tills
den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens (jfr principskissen i fig 14 e) Frekvensshy
likheten avgoumlrs med ledning av ljusbildens utseende paring ljusskaumlrmen Naumlr de baringda
svaumlngningsroumlrelserna tillsammans genererar en sluten kurva i form av en ellips
eller en cirkel (fig 14 d) som utan gungningar laringngsamt sluter sig aumlr
frekvenserna lika Grovinstaumlllning av frekvensen goumlrs med den undre och fin-
21
7
Fig 15 Maumltinstrument ull Maihak-sondenRecordill11 unit for the JAaihak Static penetrotneter
22
instaumlllning med den oumlvre av dubbel vredets baringda rattar Vanligtvis goumlrs en
bestaumlmning av spetsmotstaringndet per 10 cm neddrivning Neddrivningshastigshy
heten uppgaringr till ca 0 2 mmin
Firma Fugro i Holland har i samarbete med Philips Company konstruerat en
elektronisk trycksond foumlr direkt maumltning och registrering av spetsmotstaringndet
En senare version av sonden maumlter baringde spetsmotstaringnd och lokal mantelfriktion
(De Ruiter 1971) Spetsen skiljer sig i det senare fallet i flera avseenden fraringn 2
Begemanns spets men har liksom denna tvaumlrsnittsarean 10 cm och spetsvinshy
keln 60deg Den saknar daumlremot slaumlppning och aumlr cylindrisk i hela sin laumlngd 2(jfr fig 16) Friktionsmanteln har ytan 150 cm Foumlr maumltning av spetsmotshy
staringnd och lokal mantelfriktion finns i spetsen ett antal traringdtoumljningsgivare vilka
har placerats och kopplats paring saringdant saumltt att endast vertikala krafter maumlts De
spaumlnningsvariationer som orsakas av motstaringndsaumlndringarna i traringdtoumljningsgivarshy
na registreras av maumltinstrument via en Wheatstone-brygga foumlr spetsmotstaringndet
och en foumlr mantelfriktionen Resultatet erharinglls automatiskt som en kontinuerlig
kurva visande spetsmotstaringnd respektive lokal mantelfriktion som funktion av
djupet Signalerna fraringn spetsen foumlrs upp till maumltinstrumentet vid markytan via
en maumltkabel som aumlr traumldd genom de iharingliga staumlngerna Paring senare tid har Fugro
utvecklat ett datasystem vilket goumlr det moumljligt att oumlverfoumlra faumlltresultatet paring
telex till kontoret foumlr uppritning och utvaumlrdering varefter resultatet aringtersaumlnds
till foumlrsoumlksplatsen paring telex
Tre spetsar finns vilka kan anvaumlndas upp till en stoumlrsta kraft av 10 kN 50 kN
(normalspets) respektive 100 kN Foumlr att komma ifraringn foumlrankringsproblemet
har utrustningen monterats paring ett tungt specialfordon vilket enbart genom sin
tyngd ger ett motharingll av 120 - 130 kN
Moumljlighet finns vidare att utrusta Fugro-sonderna med en inklinometer vilken
kan vara av vaumlrde foumlr bedoumlmning av sondens krokighet vid sondering till stora
djup (25 - 30 m)
Fugro har genomfoumlrt en serie foumlrsoumlk daumlr friktionsmanteln placerades paring olika
avstaringnd fraringn spetsen Enligt nuvarande praxis ansluter den ca 14 cm laringnga
friktionsmanteln direkt till spetskonen dvs dess tyngdpunkt aumlr belaumlgen 7 cm
ovanfoumlr konen Vid foumlrsoumlksserien placerades manteln aumlven paring avstaringnden 25
23
7
8
5
3
Friktionsshymantel 4 utbytbar)
3
2
ij--J I
Fig 16 Spets till elektronisk trycksond typ Fugro (1) Konisk spets (10 cm2) (2) lastcell (3) traringdtoumljningsgivare (4) friktionsmantel (5) justeringsring (6) vattentaumlt bussning (7) kabel och (8) anslutning till staumlnger ( ur De Ruiter 1971)
Point of the electric static penetrometer type Fugro (1) Conical point (10 cm2) (2) load cell (3) strain gauges (4) friction sleeve (5) adjustment ring (6) water-proof bushing (7) cable and (8) connection with rods (from De Ruiter 1971)
24
35 65 och 85 cm fraringn konen Haumlrvid framkom att mantelfriktionen aumlr stoumlrst
omedelbart ovanfoumlr spetsen och att den minskar paringtagligt naumlr avstaringndet blir
stoumlrre aumln ca 20 cm (jfr placeringen av Begemanns friktionsmantel) Paring ca 70 cm
avstaringnd fraringn konen var mantelfriktionen endast 20 - 40 av vaumlrdet omedelbart
ovanfoumlr konen Naumlr avstaringndet oumlkades ytterligare kunde en tendens till oumlkad
mantelfriktion maumlrkas Indikationen var dock mycket svag eftersom den baseshy
rades paring endast en maumltpunkt En annan viktig slutsats vid Fugros foumlrsoumlk var att
de nedaringtriktade friktionskrafternas tillskott till det vertikala oumlverlagringstrycket
blev alltmer bestaumlmmande foumlr mantelfriktionens storlek och variation ju laumlngre
bort fraringn konen manteln placerades Foumlr att erharinglla baumlsta moumljliga underlag
foumlr tolkning av jordlagerfoumlljd bedoumlmdes det vara laumlmpligast att placera frikshy
tionsmanteln saring naumlra spetsen som det rent praktiskt aumlr moumljligt dvs motsvashy
rande nuvarande praxis
Vid Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) i Hamburg paringgaringr f n utvecklingen av
en elektronisk trycksond i samarbete med Byggnadsnaumlmndens geotekniska avdelshy
ning i Amsterdam Holland (ingenjoumlr L Kok) Denna trycksond aumlr enligt uppgift
utrustad foumlr maumltning av spetsmotstaringnd lokal mantelfriktion (paring en yta av 2400 cm ) staringnglutning samt porvattentryck paring spetsnivaringn Konens spetsvinkel
aumlr 60deg och dess basdiameter 35 6 mm Spetsmotstaringnd porvattentryck och
staringnglutning maumlts induktivt under det att mantelfriktionen maumlts medelst traringdshy
toumljningsgivare Oumlvre graumlnsvaumlrdet foumlr spetsmotstaringndet uppges vara 50 kN foumlr
mantelfriktionen 125 kPa (motsvarande en kraft av 5 kN) och foumlr porvattenshy
trycket 500 kPa Vidare kan staringnglutningar av upp till 25deg avvikelse fraringn lodshy
linjen maumltas i tvaring mot varandra vinkelraumlta plan
Statisk-dynamiska metoder
J ordlagerfoumlrharingllandena i Mellaneuropa skiljer sig ganska avsevaumlrt fraringn vad som
aumlr normalt i Sverige Ofta kant ex mycket loumlsa jordlager oumlverlagras av mycket
fasta lager Foumlr att foumlrbaumlttra trycksondens nedtraumlngningsfoumlrmaringga har daumlrfoumlr
metoder utvecklats som medger omvaumlxlande statisk och dynamisk sondering
s k statisk-dynamiska sonderingsmetoder
25
Andina-sonden
Den foumlrmodligen mest avancerade metoden i detta sammanhang aumlr av mekanisk
typ och har lanserats och patenterats av Andina i Schweiz Den foumlrekommer
sedan 1967 aumlven i Frankrike genom Sopecaf Company i Lyons Utrustningen aumlr
monterad paring ett specialfordon som enbart genom sin tyngd ger ett motharingll
av 150 kN Enligt ett foumlrfarande som beskrivs naumlrmare nedan utfoumlrs sondeshy
ringen (lastparingfoumlringen) saring laringngsamt att den kan jaumlmfoumlras med ett regelraumltt
belastningsfoumlrsoumlk Enligt ett andra foumlrfarande tillaumlmpas en konstant neddrivshy
ningshastighet av 2 cms
Spetsen som aumlr konisk (fig 17) har diametern 80 mm dvs tvaumlrsnittsytan 250 cm spetsvinkeln 90deg samt en speciell manteldel foumlr maumltning av lokal manshy
telfriktion (yta 628 cm 2) Den egentliga spetsen utgoumlrs av tvaring spetsar en 2central spets med diametern fel 39 mm (12 cm ) som aumlr fast foumlrbunden med
innerstaumlngerna (fel 35 mm) och en yttre koncentrisk spetsdel som foumlrstorar
den centrala spetsen utan att foumlraumlndra dess form Vid tryckning endast paring innershy
staumlngerna vilket blir aktuellt naumlr 80 mm-spetsen inte kan drivas djupare komshy
mer den centrala 39 mm-spetsen att loumlsgoumlras fraringn den stoumlrre spetsen och
sonderingen kan fortsaumlttas tills motstaringndet blir foumlr stort aumlven foumlr denna mindre
spets I detta laumlge kan man oumlvergaring till dynamisk sondering varvid slagningen
utfoumlrs med en 750 kg hejare som faringr falla fraringn 16 cm houmljd Nedtraumlngningen per
slag registreras automatiskt
Med Andina-sonden kan spetsmotstaringndet maumltas dels medan lasten laringngsamt paringshy
foumlrs intill dess spetsen boumlrjar roumlra sig (foumlrsta skedet) dels under det skede
naumlr spetsen oumlvergaringr fraringn roumlrelse till vila (andra skedet) Dessa baringda spetsmotshy
staringnd har visat sig vara i stort sett lika vid sondering i sand- eller grusavlagshy
ringar under det att spetsmotstaringndet i leriga och siltiga jordar alltid aumlr houmlgre
i foumlrsta aumln i andra skedet
Vid den statiska sonderingen med Andina-sonden kan mantelfriktionen laumlngs
friktionsmanteln bestaumlmmas paring mekanisk vaumlg Foumlr avlaumlsning av sonderingsmotshy
staringndet finns en dynamometer avsedd foumlr maumltning av spetsmotstaringnd respektive
totalmotstaringnd samt tvaring dynamometrar foumlr maumltning av lokalt mantelmotstaringnd
respektive totalt mantelmotstaringnd En form av dubbelkontroll existerar genom
moumljligheten att laumlsa av de manometrar som aumlr anslutna till det hydrauliska
systemet foumlr domkrafterna anvaumlnda foumlr nedpressningen
26
----1middotmiddotrr I I I I I I I I I I I I
250mm friktionsshymantel ( 628 cm2 )
Cent ralsp etsdel () 80mm
()35mm( 50 cm2 ) ( innerstaringng)
~ ltgt 39mm ( 12 cm2)
( o) (b)
Fig 17 Princip foumlr anvaumlndning av statisk-dynamisk sond typ Andina a) Vid normalt spetsmotstaringnd b) Vid stort spetsmotstaringnd (spetsen kan aumlven hejas ned)
Mode of using the static-dynamic penetrometer type Andina a) At normal cone resistance b) At arge cone resistance (the cone can also be hammered down)
27
Summary
The article describes the most important static penetration methods used at
present both in Sweden and abroad The old Dutch cone penetration method
commonly regarded as the prototype for the further developments of penetromshy
eters is described more in detail
The basic research in Sweden started in the beginning of 1940 but the main
contributions have been made ltluring the last two decades Today three lines of
concepts are followed by the manufacturers The most common static penshy
etrometer in Sweden is a mechanical device type Nilcon which is supplied
with an axial play just above the point This play makes it possible to separate
the skin friction from the cone resistance at desired levels Another Swedish
mechanical penetrometer evaluating the point resistance was developed by the
Swedish Geotechnical Institute A characteristic feature of this method is that
the rod is rotated ltluring the penetration while the ratio between the rotational
and penetrating velocity is held constant An electric penetrometer developed
by Borros AB measures the point resistance by means of a number of strain
gauges located in the point The strain gauges are connected to an amplifier
anda recording unit at the ground surface More recently a so-called acoustical
penetration method has been developed by Geotech AB Signals from the point
are here after amplification transmitted wirelessly to the receiver unit at the
ground surface This latter method is described in a separate article (by P J onell)
The foreign penetrometers described herein are (1) The Dutch penetrometer
including the Begemann friction jacket cone and the special point used in Belgium
for the Dutch penetrometers (2) the Haefeli-Fehlmann penetrometer (3) the
Maihak (Degebo) electric penetrometer (vibrating strings) (4) the Fugro electric
penetrometer which measures both point resistance and local friction II by means
of strain gauges and (5) an electric penetrometer under development by Hottinger
Baldwin Messtechnik in Hamburg Furthermore (6) the static-dynamic penetromshy
eter type Andina is described
28
Referenser
DE RUITER J 1971 Electric penetrometer for site investigations
J Soil Mech a Found Div Proc ASCE Vol 97 No SM2 p 457-472
DIN 4094 1964 Baugrund Ramm- und Drucksondiergeraumlte Abmessungen und
Arbeitsweise der Geraumlte Bl 1 Mai 1964
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice Elsevier Publ Co
Amsterdam p 1-91
29
TOLKNING AV TRY CKSONDERINGSRESULTAT
OumlVerdirektoumlr Bengt B Broms Statens Geotekniska Institut
Inledning
Trycksondering som aumlr en statisk sonderingsmetod liksom viktsondering
anvaumlnds i relativt stor utstraumlckning i Sverige fraumlmst vid oumlversiktliga undersoumlkshy
ningar foumlr att uppskatta jordlagerfoumlljd de olika lagrens utstraumlckning och
homogenitet samt foumlr att faring en uppfattning om jordens fasthet Undersoumlkningarna
kompletteras som regel med provtagning foumlr att faststaumllla jordlagrens sammanshy
saumlttning haringllfasthet och deformationsegenskaper En stor foumlrdel med tryckshy
sondering i jaumlmfoumlrelse med maringnga andra sonderingsmetoder aumlr att man erharingller
en automatisk kontinuerlig registrering av sondmotstaringndet Om mantelfriktionsshy
maumltning utfoumlrs samtidigt saring att spetsmotstaringndet kan saumlrskiljas vilket behandshy
las i det foumlljande oumlkas moumljligheten att avgoumlra jordlagrens sammansaumlttning
I Mellaneuropa brukas trycksondering framfoumlrallt vid detaljundersoumlkningar i
fraumlmst friktionsjord Sonderingsresultaten anvaumlnds daumlr i huvudsak vid beraumlkshy
ning av plattors och paringlars brottslast och saumlttning
En oumlversikt av olika sonderingsmetoder och tolkningen av foumlrsoumlksresultaten ges
i The Penetrometer and Soil Exploration av Sanglerat (1972) och i Dynamic
and Static Sounding of Soils in Engineering Geology av Bondarik (1967) I den
senare boken summeras fraumlmst rysk erfarenhet Svenska erfarenheter med
trycksondering har sammanfattats bl a av Kallstenius (1969) och Bergdahl (1969)
och norska erfarenheter av Andresen (1969) Foumlreliggande uppsats som delvis
bygger paring studier av ovanstaringende tvaring boumlcker och annan litteratur ger en oumlvershy
sikt av trycksonderingens anvaumlndning vid bedoumlmning av plattors och paringlars baumlrshy
foumlrmaringga jaumlmte utvaumlrdering av saumlttningar
Trycksondering i friktionsjord
Vid trycksondering i friktionsmaterial med konstant relativ lagringstaumlthet oumlkar
det specifika spetsmotstaringndet med djupet under markytan ned till ett visst kritiskt
30
djup saringsom paringvisats bl a av Kerisel (1961) och Vesic (1964) Foumlrsoumlk har visat
att det kritiska djupet bl a oumlkar med oumlkad relativ lagringstaumlthet Det kritiska
djupet torde emellertid aumlven paringverkas av friktionsjordens gradering och kornshy
storlek Dessutom inverkar spetsdiametern hos sonden
Under det kritiska djupet aumlr spetsmotstaringndet i stort sett konstant och oberoende
av djupet och av spetsdiametern saringsom visas i fig 1 Spetsmotstaringndet paringverkas
daumlr av foumlrutom jordens relativa lagringstaumlthet aumlven av oumlverlagringstrycket
jordens deformationsegenskaper det ursprungliga spaumlnningstillstaringndet och de
enskilda jordpartiklarnas haringllfasthet (Naumlr spetsmotstaringndet i sand oumlverstiger
ca 10 il 20 MNm2 boumlrjar sandpartiklarna att krossas vid sondspetsen)
Schultze amp Melzer (1965) rapporterar att oumlverlagringstrycket har en relativt
stor inverkan paring sondmotstaringndet Foumlrsoumlk har vidare visat att det ej raringder naringgot
enkelt samband mellan relativ lagringstaumlthet och sondmotstaringnd saringsom paringpekats
exempelvis av Muhs (1966) Kahl et al (1968) rapporterar att vid samma relashy
tiva lagringstaumlthet aumlr sondmotstaringndet houmlgre foumlr ensgraderad (sorterad) aumln foumlr
vaumllgraderad (osorterad) friktionsjord utom naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr
houmlg (Drgt 0 75)
Vid sondens nedtraumlngning under det kritiska djupet packas jorden kring sonden
varvid jordens volym minskar Jorden intill sondspetsen roumlr sig daumlrvid i huvudshy
sak nedaringt och i sidled Volymminskningen svarar mot sondspetsens och sondshy
staringngens totala volym under markytan Oumlver det kritiska djupet roumlr sig jorden
daumlremot aumlven upparingt mot markytan Daumlrigenom faringr jordens deformationsegenskashy
per stoumlrre inverkan paring sonderingsmotstaringndet under det kritiska djupet aumln oumlver
detta
Den ryske forskaren Durante (Bondarik 1967) har i sand undersoumlkt inverkan av
oumlverlagringstrycket paring det kritiska djupet och paring sonderingsmotstaringndet Sondeshy
ring med en dynamisk sonderingsmetod utfoumlrdes efter det att sanden schaktats
bort till 10 m djup Detta resultat jaumlmfoumlrdes med sonderingsmotstaringndet foumlre
avschaktningen Durante fann att sonderingsmotstaringndet efter avschaktning
minskade kraftigt naumlrmast den avschaktade ytan ned till ca 40 cm djup Daumlrshy
under svarade sondmotstaringndet mot det som uppmaumlttes foumlre avschaktningen paring
samma nivaring Samma effekt torde foumlreligga vid trycksondering Liknande resulshy
tat har foumlr viktsondering rapporterats av Dahlberg (1972)
31
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
20 40
2
Ec 4 g- Cl 0 middot~ a00 0
oo N
6 () -J Il Il
amp 0[t LO
8
Fig 1 Spetsmotstaringndet vid sondering i sand vid olika relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance in sand at different relative density (after Kerisel 1957)
Spaumlnningsoumlkning Stress increase
Fig 2 Spaumlnningsoumlkning fraringn friktionshylsa vid sondspetsens nivaring (efter Raedschelders 1961)
Stress increase caused by friction sleeve located at the level of the sounding cone (after Raedschelders 1961)
32
Grundvattenytans laumlge paringverkar sonderingsmotstaringndet saringsom paringpekats av Schultze amp Melzer (1965) Naumlr grundvattennivaringn passerades observerade de att sonderingsmotstaringndet minskade Liknande observationer har aumlven gjorts av Weiss (1964) Skillnaden i sondmotstaringnd mellan fuktig och vattenmaumlttad sand minskade med oumlkat oumlverlagringstryck och oumlkad relativ lagringstaumlthet
Geuze (1953) har undersoumlkt penetrationshastighetens inflytande paring sondmotstaringnshydet i sand Maximalt uppskattades denna inverkan till ca 7 vid en tiofaldig
oumlkning av penetrationshastigheten Kerisel (1961) och Jezequel (1969) rapporshy
terar att penetrationshastigheten ej hade naringgon inverkan i sand oumlver grundvattenshyytan Under grundvattenytan sjoumlnk daumlremot sondmotstaringndet med ca 20 naumlr nedshytryckningshastigheten oumlkade tio garingnger Vad som kan ha orsakat denna minskning av sonderingsmotstaringndet aumlr ej angivet Det aumlr moumljligt att de houmlga porvattenoumlvershytryck som erharinglls naumlr lagringstaumltheten aumlr laringg kan ha inverkat
Enligt Eide (1956) kan lagringstaumltheten foumlr sand uppskattas ur resultaten fraringn trycksondering enligt foumlljande tabell
Tabell 1 Samband mellan lagringstaumlthet och spetsmotstaringnd (efter Eide 1956)
Lagringstaumlthet Spetsmotstaringnd MNm2 (kpcm2)
Mycket loumlstlagrad lt 25 (lt25)
Loumlstlagrad 25- 50 (25- 50)
Medelfast lagrad 50-100 (50-100)
Fast lagrad 100-200 (100-200)
Mycket fastlagrad gt200 (gt200)
Meyerhof (1956) har foumlr sand angivit foumlljande samband mellan lagringstaumlthet (Dr) sondmotstaringnd vid resp SPT-foumlrsoumlk (Standard Penetration Test) N-tal tryckshysondering (hollaumlndsk sond) och materialets inre friktionsvinkel (ej))
33
Tabell 2 Samband mellan lagringstaumlthet sondmotstaringnd och inre friktions-vinkel (efter Meyerhof 1956)
Lagring Relativ Sonderings- Spetsmotstaringnd Inre friktions-lagrings- motstaringnd vid vid tryckson- vinkel taumlthet SPT-foumlrsoumlk dering cp grader D slag305 cm MNm
2 2r
(12~ (kpcm )
Mycket loumls lt02 lt4 lt20 (lt20) lt30
Loumls 02-04 4-10 20- 40 (20- 40) 30-35
Normal 04-06 10-30 40-120 (40-120) 35-40
Fast 0 6-08 30-50 120-200 (120-200) 40-45
Mycket fast gt08 gt50 gt200 (gt200) gt45
Foumlr siltig sand boumlr den inre friktionsvinkeln enligt Meyerhof minskas med
5 grader medan den foumlr sandigt grus boumlr oumlkas med 5 grader Senare undersoumlkshy
ningar har emellertid visat att spetsmotstaringndet ej enbart paringverkas av jordens
relativa lagringstaumlthet och inre friktionsvinkel Foumlrsiktighet boumlr saringledes iaktshy
tagas naumlr de av Meyerhof foumlreslagna sambanden anvaumlnds vid beraumlkning av exemshy
pelvis plattors och paringlars baumlrfoumlrmaringga En indelning som liknar dem som diskushy
terats av Eide och Meyerhof enligt ovan har foumlreslagits av Kahl amp Muhs (1952)
En viktig faktor som inverkar paring utvaumlrderingen av relativ lagringstaumlthet aumlr det
houmlga horisontaltryck som erharinglls i jorden vid packning och vid foumlrbelastning
Detta medfoumlr att sondmotstaringndet i ett saringdant material vid samma relativa lagshy
ringstaumlthet blir houmlgre aumln i naturligt lagrad och ej foumlrbelastad jord Denna skillshy
nad aumlr av stor betydelse bl a vid packningskontroll i faumllt
Trycksondering i kohesionsjord
Trycksondering aumlr ej saumlrskild vaumll laumlmpad till att bestaumlmma kohesionsjords
skjuvharingllfasthet Som regel kan endast en grov uppskattning goumlras Det registreshy
rade sondmotstaringndet blir ofta alltfoumlr laringgt vilket goumlr bestaumlmningen osaumlker om ej
en spets med stor area anvaumlnds Dessutom har foumlrsoumlk visat att saringdana faktorer
som nedtryckningshastighet spetsens form och lerans sensitivitet paringverkar
sonderingsmotstaringndet
J ezequel (1969) har i lera undersoumlkt bl a nedtryckningshastighetens inverkan paring
34
sondmotstaringndet (spetsmotstaringndet) Detta motstaringnd oumlkade i loumls lera med upp till 35 h 45 naumlr nedtryckningshastigheten oumlkade tio garingnger fraringn 0 6 mmin till 6 mmin Foumlr fast lera var aumlndringen obetydlig Thomas (1965) fann dock att penetrationsmotstaringndet foumlr den fasta s k Londonleran oumlkade naringgot med oumlkad penetrationshastighet Vid foumlrsoumlk utfoumlrda av Ladanyi amp Eden (1969) i loumls lera med houmlg sensitivitet erhoumllls en genomsnittlig oumlkning av 7 5 vid en tiofaldig oumlkning av nedtryckningshastigheten
Sanglerat (1972) anger att spetsvinkeln hos sondspetsen har betydelse endast naumlr spetsmotstaringndet aumlr mindre aumln 2 MNm2
Thomas (1965) har funnit att spetsens diameter i foumlrharingllande till staringngdiametern har relativt stor inverkan paring sondmotstaringndet Han har rapporterat att det specifika spetsmotstaringndet i relativt fast lera blir laumlgre om spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern aumln om den aumlr lika med staringngdiametern Kallstenius (1969) paringpekar att det uppmaumltta spetsmotstaringndet foumlr loumls lera till och med kan bli negativt om tung borrvaumltska anvaumlnds vid sondering och spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern
Foumlr kohesionsjord visar foumlrsoumlk att spetsmotstaringndet q8tatt normalt varierar spe s mellan 10 c och 20 c daumlr c aumlr lerans skjuvharingllfasthet under odraumlnerade foumlr-u u u haringllanden (extremvaumlrden 5 c resp 25 c ) Ett genomsnittsvaumlrde representeraru u sambandet qstatt = 15 c (Sanglerat 1972) Foumlr Londonlera fann Thomas (1965)tat spe s u att qsspe t s = 18 c Meigh amp Corbett (1970) erhoumlll vaumlrdet 16 paring kvoten qstatt c u spe s u naumlr sonderingsresultaten jaumlmfoumlrdes med resultaten fraringn vingborrfoumlrsoumlk Kerisel amp Adam (1969) rapporterar ett spetsmotstaringnd som foumlr halvfast lera och silt var 12 c till 15 c medan motstaringndet foumlr mycket fast lera var 35 c u u u Kallstenius (1969) fann att spetsmotstaringndet i loumls lera i genomsnitt motsvarade 15 c och att baumlrfaktorn N (kvoten qstatt c ) sjoumlnk med oumlkad spetsdiameter ochu c spe s u med oumlkad mantellaumlngd Vid Kallstenius undersoumlkningar bestaumlmdes skjuvharingllfast-heten genom konfoumlrsoumlk Vid lera med houmlg sensitivitet kan sondmotstaringndet emellershytid vara betydligt mindre aumln de ovan angivna vaumlrdena (Ladanyi amp Eden 1969)
Vaumlrdet paring baumlrfaktorn N c varierade vid dessa foumlrsoumlk mellan 5 5 och 8
Foumlrsoumlksresultatenrapporterade exempelvis av Kerisel amp Adam (1969) visar att kvoten qstatt c tenderar att oumlka med oumlkad skjuvharingllfasthet Denna oumlkning aumlrspe s u troligen fraumlmst beroende av svaringrigheter att bestaumlmma den odraumlnerade skjuv-haringllfastheten c Den skjuvharingllfasthet som erharinglls exempelvis ur enaxliga tryckshyu foumlrsoumlk paring laboratoriet blir ofta alltfoumlr laringg vid houmlg skjuvharingllfasthet beroende paring att leran inneharingller sprickor Vid enaxliga tryckfoumlrsoumlk foumlljer brottytan saringdana
35
sprickor i provet Sprickornas orientering och antal har daumlrvid stor inverkan
Vid trycksondering sker brottet laumlngs en paringtvingad brottyta vars laumlge ej i naringgon
stoumlrre utstraumlckning paringverkas av foumlrekomsten av sprickor Daumlrvid blir det
ospruckna lermaterialets haringllfasthet avgoumlrande foumlr sondmotstaringndet
Det teoretiska vaumlrdet paring baumlrfaktorn N baserad paring plasticitetsteorin och saringledes C
paring kvoten qstatt c aumlr 9 0 Det relativt houmlga vaumlrdet som erharinglls fraringn sonde-spe s u middot
ringsfoumlrsoumlk (qstatt = 15 c ) kan delvis foumlrklaras av att deformationshastighetenspe s u
vid sondering aumlr ca 100 garingnger houmlgre aumln den som gaumlller normalt vid vingborr-
foumlrsoumlk (Meigh amp Corbett 1970) Dessa foumlrfattare paringpekar dessutom det faktum
att adhesionen laumlngs sondens mantelyta mellan sondspetsen och den punkt daumlr
spetsmotstaringndet maumlts eller laumlngs den krage som finns paring vissa sondspetsar
paringverkar det beraumlknade nominella spetsmotstaringndet Denna effekt aumlr speciellt
stor vid hollaumlndsk trycksond
Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd
Olika metoder finns foumlr att saumlrskilja spetsmotstaringnd fraringn mantelfriktion i frikshy
tionsjord eller fraringn mantelkohesion i kohesionsjord Ett intensivt utvecklingsshy
arbete paringgaringr f n i Sverige i denna fraringga Mantelmotstaringndet kan maumltas antingen
laumlngs hela sondstaringngen eller lokalt intill sondspetsen Maumltningen kan ske i en
speciell maumltdel (friktionshylsa) bull
Vid trycksond typ Nilcon som aumlr foumlrsedd med glappkoppling intill spetsen
bestaumlms mantelmotstaringndet som utvecklas laumlngs hela sondstaringngen genom att
man paring provningsdjupet foumlrst drar upp sondstaringngen en viss straumlcka och sedan
maumlter den kraft som fordras foumlr att aringterigen trycka ned staringngen till foumlregaringende
nivaring I de flesta fall torde uppdragningen foumlrorsaka en minskning av mantelshy
motstaringndet paring grund av den oumlkade omroumlrningen i kohesionsjord och det oumlkade
haringlrummet runt sondstaringngen paring grund av packningen i friktionsjord I en del
fall kan dock mantelmotstaringndet oumlka paring grund av den temporaumlra uppdragningen
eftersom man i vissa fall efter avdrag foumlr mantelmotstaringnd kan erharinglla ett negashy
tivt spetsmotstaringnd Vanligtvis anvaumlnds dock ej mantelmotstaringndet vid utvaumlrdeshy
ringen av trycksonderingsresultaten
Vid trycksond typ SGI roteras sondstaringngen samtidigt som den trycks ned
Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att rotera sondstaringngen
36
aumlr det moumljligt att utvaumlrdera mantelfriktionen Spetsmotstaringndet registreras
automatiskt med hjaumllp av en mekanisk skrivare som en funktion av djupet
Maximal neddrivningskraft aumlr 10 kN
Mantelmotstaringndet intill sondspetsen kan vid hollaumlndsk trycksond bestaumlmmas med hjaumllp av en saumlrskild friktionshylsa som aumlr placerad ovanfoumlr spetsens kragshy
formade del Mantelfriktionen bestaumlms genom att foumlrst trycka ned spetsen varshy
vid spetsmotstaringndet maumlts Daumlrefter trycks spetsen och friktionshylsan ned sam-
tidigt och summan av mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd maumlts Mantelmotstaringnshy
det antas motsvara skillnaden mellan de tvaring maumltningarna Detta foumlrfarande paringshy
verkar emellertid det beraumlknade mantelmotstaringndet
Trycks hylsa och spets ner samtidigt blir naumlmligen spetsmotstaringndet som regel houmlgre aumln om de trycks ner var foumlr sig Mantelfriktionen laumlngs hylsan oumlkar naumlmshy
ligen oumlverlagringstrycket vid spetsens nivaring och daumlrmed spetsmotstaringndet saringsom
illustreras i fig 2 (Raedschelders 1961) Sanglerat (1972) har uppskattat oumlkshyningen av spetsmotstaringndet till 8 ~ 10 naumlr friktionshylsa och spets trycks ner
samtidigt Dessa resultat pekar paring att mantelmotstaringndet oumlverskattas med det
foumlrfarande som tillaumlmpas i Holland
Under senare aringr har utvecklats trycksonder daumlr spetsmotstaringndet och mantelmotshy
staringndet maumlts separat intill sondspetsen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare Ett
exempel paring en saringdan trycksond aumlr den som har utvecklats av Borro AB
Foumlrutom de ovannaumlmnda sonderna finns en hollaumlndsk (Fugro) och en fransk
(Andina) trycksond dar mantelmotstaringndet maumlts separat Vid den senare sonden
maumlts mantelmotstaringndet med hjaumllp av en separat belastningsring (Sanglerat 1972)
Maumltningar visar att mantelmotstaringndet i sand aumlr som regel stoumlrst alldeles ovanfoumlr sondspetsen Det specifika mantelmotstaringndet minskar i de flesta fall allteftersom
sonden traumlnger ned i jorden Denna minskning kan bero paring att sondharinglet foumlrstoras naringgot under nedtryckningen genom att sondstaringngen ofta aumlr naringgot krokig I extrem-
fall kan aumlven det totala mantelmotstaringndet minska med oumlkat djup beroende paring att
exempelvis en sten framfoumlr sondspetsen foumlljer med vid sonderingen och foumlrstorar sondharinglet Ett saumltt att minska staringngfriktionen och att oumlka nedtraumlngningen av sonshy
den samt att underlaumltta maumltningen av mantelmotstaringndet naumlrmast sondspetsen aumlr att paring jaumlmna avstaringnd punktvis oumlka staringngdiametern saring att borrharinglet foumlrstoras
37
Maumlthylsans placering i foumlrharingllande till spetsen paringverkar mantelfriktionen intill
ett avstaringnd som aumlr beroende bl a av jordens inre friktionsvinkel Foumlr att faring j aumlmshy
foumlrbara vaumlrden paring mantelfriktionen boumlr denna maumltas alldeles intill sondspetsen
Paring detta saumltt skulle erfarenhet som tidigare erharingllits med bl a hollaumlndsk sond
kunna utnyttjas vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksresultaten
I fig 3 visas hur mantelfriktionen vid hollaumlndsk sond varierar vid olika jordshy
material och spetsmotstaringnd (Begemann 1965 a) Man kan se att mantelfriktionen
minskar i foumlrharingllande till spetsmotstaringndet ju groumlvre jordmaterialet aumlr Genom
att samtidigt maumlta spetsmotstaringnd och mantelfriktion aumlr det saringledes moumljligt att
bedoumlma sammansaumlttningen av jordmaterialet intill sondspetsen De av Begeshy
mann angivna sambanden kan emellertid endast anvaumlndas foumlr naturligt avlagrade
jordar under grundvattenytan
Jaumlmfoumlrelser av Sanglerat (1972) med belastningsfoumlrsoumlk har dessutom visat att
de samband som angivits av Begemann (1965 a) foumlr sand och grus aumlr ca 50 foumlr
houmlga foumlr att direkt kunna anvaumlndas foumlr att beraumllrna paringlars baumlrfoumlrmaringga
Enligt Sanglerat (1972) gaumlller foumlljande samband mellan jordart sondmotstaringnd
och kvoten mellan mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd
Tabell 3 Samband mellan spetsmotstaringnd mantelfriktion och jordmaterialets sammansaumlttning (efter Sanglerat 1972)
o statt Mantelmotstaringnd JordartSpetsmotstand qspe s spetsmotstaringnd 2 2 fstat stat(MNm ) (kpcm ) mantel qspets
lt30 lt 30 lt o 001 Loumlst lagrat grus
gt30 gt 30 gt 0006 Sand med snaumlckskal
gt 30 gt 30 0 006-0 02 Sand och grus
gt30 gt 30 002 -004 Siltig sand sandig silt lerig sand och silt
gt 30 gt 30 004 -008 Lera
lt 06 lt6 gt006 Organisk lera torv gyttja och dy
38
30 ~----------------~
N E z 20 Finjordsholt I
(IJ () (lt 16]-l)
-0 C C 0 oo ll ll middot-
ll0 QJE _ 10 ll
-+- C (IJ middot-0 0 (J) 0
0 0 ~1 ~2 ~3 ~4
Mantelfriktion MNm2 Skin friction resistance
Fig 3 Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelfriktion vid hollaumlndsk sond vid olika jordmaterial (efter Begemann 1965)
Relationship between point resistance and skin friction resistance for the Dutch cone penetrometer (after Begemann 1965)
4
A
bull I Po
Ht bull 4 b Igt
Bl l1 1
Fig 4 Definition av oumlverlagringstryck och plattbredd
Definition of overburden pressure and slab width
39
st staMan kan se ur denna tabell att kvoten f att q tt oumlkar med minskad kornshyman e1 spe s storlek Ovanstaringende indelning kan emellertid ej anvaumlndas vid lera eller silt naumlr
dessa jordars sensitivitet aumlr houmlg
Vesic (1967) rapporterar att kvoten fstatt qstatt varierar foumlr sand mellan man e1 spe s 0 006 och 0 0165 Schmertmann (1970) erhoumlll foumlr sand vaumlrden mellan 0 005 och
0 020 Schmertmann (1970) har foumlreslagit foumlljande utvaumlrdering
Tabell 4 Variation av fstatt qstatt vid olika relativ lagringstaumlthet (efterman e1 spe s
Schmertmann 1970)
Sand Loumls Normal Fast
Relativ lagringstaumlthet (D ) 03 06 09r
J ordtryckskoefficient (K) 1 2 4
2Sondmotstaringnd MN m 2 8 22 stat
(qspets) 2Mantelfriktion MNm 0033 0067 0075
(fstat )mantel
fstat stat 160 1120 1165mantel qspets
Emellertid paringverkar friktionshylsans utformning foumlrharingllandet mellan mantelfrikshy
tion och spetsmotstaringnd saringsom framharingllits tidigare
Dimensionering av plattor med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering anvaumlnds i Mellaneuropa i stor utstraumlckning vid dimensionering
av plattor och paringlgrundlaumlggningar Det aumlr rimligt att trycksondering borde kunna
anvaumlndas aumlven i Sverige foumlr att uppskatta saumlttningar av plattor och paringlgrupper
grundlagda paring friktionsjord
Vid dimensionering av plattor liksom av paringlgrupper skall grundkonstruktionen
dels uppfylla kravet att saumlkerheten mot brott (kollaps) aumlr tillraumlckligt houmlg och att
saumlttningarna vid normala belastningsfall ej blir saring stora att den ovanliggande
40
konstruktionen skadas Normalt vaumlljs en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 med
avseende paring grundkonstruktionens brottsaumlkerhet Vid grundlaumlggning paring plattor
blir dock som regel de saumlttningar som kan tillaringtas vid normala belastningsfall
utslagsgivande vid dimensioneringen naumlr plattbredden aumlr stoumlrre aumln ca 1 m
Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning (tillaringtet grundtryck) foumlr plattor paring
sand tillaumlmpas i Kanada i vissa fall den grova tumregeln
stat qspets
Enligt Sanglerat (1972) kan man vid dimensionering av plattor paring sand tillaringta ett
betydligt houmlgre grundtryck aumln det ovan angivna vaumlrdet Sanglerat rekommenderar
ett tillaringtet grundtryck som aumlr en tiondel av spetsmotstaringndet vid statisk sondering
dvs
1 stat qtill = 10 qspets
Ovanstaringende samband kan enligt Sanglerat aumlven anvaumlndas foumlr fast lera och sandig
lera
Sanglerat anger aumlven den tumregeln att saumlttningar ej utgoumlr naringgot problem naumlr sta 2
spetsmotstaringndet q tt gt 1 2 MNm Man boumlr emellertid vara foumlrsiktig naumlr spe s
man anvaumlnder dessa grova tumregler utanfoumlr geografiska omraringden foumlr vilka de
har utvecklats innan man faringtt tillraumlcklig erfarenhet om resp metoders tillaumlmpshy
barhet Sanglerats tumregler torde emellertid ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnshy
ning saringsom naumlmns i det foumlljande
Plattors brottlast
Plattors brottlast beraumlknas som regel ur den generella ekvationen (bl a Terzaghi
1943 Meyerhof 1951)
daumlr K Ky och K aumlr faktorer som aumlr beroende av fundamentets form N NyC q C
och Nq aumlr baumlrfaktorer som aumlr beroende av jordens inre friktionsvinkel cp Baumlr
fundamentets bredd och p aumlr oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn enligt0
fig 4 Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning vaumlljs vanligtvis en saumlkerhetsfakshy
tor med avseende paring brottlasten som aumlr lika med 3 0
41
Foumlr friktionsjord (c=o) foumlrenklas ovanstaringende ekvation till
Muhs amp Weiss (1971) rapporterar foumlr finsand mellansand och grusig sand foumlljande st 2
samband mellan baumlrfaktorerna Ny och N och sondmotstaringndet q att (MNm )q ~es
N = 6 3 qstat -5 och y spets
= 9 qstatN 5 1 q spets -
Spridningen i foumlrsoumlksresultaten var relativt liten troligen fraumlmst beroende paring att
endast naringgra faring jordmaterial har undersoumlkts De av Muhs och Weiss angivna samshy
banden boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas med foumlrsiktighet och endast foumlr grova oumlverslagsberaumlkshy
ningar om de tillaumlmpas paring andra jordmaterial aumln de som undersoumlkts
De Beer (1963) har framharingllit den minskning av jordens inre friktionsvinkel och av
brottlasten som sker naumlr belastningen oumlverstiger ca 10 MNm2
och jordpartiklarna
boumlrjar krossas Denna minskning aumlr av betydelse vid utvaumlrdering av baumlrfaktorerna
Ny och Nq
Foumlr kohesionsjord ( cp = o) erharinglls foumlljande samband eftersom Ny= 0 Nq = 1 0
och Kq =10
q -KcN +pbrott - c u c o
Foumlr en kvadratisk platta (K = 1 3) och en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 foumlrenklas C
ovanstaringende ekvation till
och foumlr en laringngstraumlckt platta (K = 1 0) till C
Jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet c erharinglls ur sambandet u
1 stat cu = 15 q spets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet mellan grundlaumlggningsnivaringn och spe s
ett djup under denna nivaring som motsvarar 2B daumlr B aumlr plattbredden Eftersom
42
sambandet mellan sondmotstaringnd och skjuvharingllfasthet aumlr osaumlkert blir aumlven beraumlkshy
ningen av brottlasten osaumlker naumlr det ovannaumlmnda sambandet anvaumlnds
Plattors saumlttningar
En plattas saumlttning beraumlknas som regel genom att man delar in jorden under
plattan i snitt Daumlrefter uppskattas saumlttningen foumlr varje snitt fraringn den beraumlknade
spaumlnningsoumlkningen i jorden enligt Boussinesqs spaumlnningsekvation och fraringn jorshy
dens kompressionsmodul Kompressionsmodulen erharinglls ur resultaten fraringn
trycksondering kompressometerfoumlrsoumlk enligt SGI pressiometerfoumlrsoumlk eller
oumldometerfoumlrsoumlk Vanligtvis bestaumlms kompressionsmodulen med flera olika
metoder Den baumlsta uppskattning av saumlttningarnas storlek i kohesionsjord ershy
haringlls som regel fraringn oumldometer- och pressiometerfoumlrsoumlk Resultaten fraringn
kompressometer- och pressiometerfoumlrsoumlk blir osaumlkra foumlr sand och grus under
grundvattenytan Denna osaumlkerhet foumlrorsakas fraumlmst av svaringrigheter att erharinglla
ostoumlrda prover foumlr kompressometerfoumlrsoumlken och att foderroumlr eller borrvaumltska
(bentonit) erfordras foumlr att haringlla borrharinglet oumlppet vilket kan paringverka pressioshy
meterresultaten Foumlr sand och grus under grundvattenytan torde en saumlttningsshy
beraumlkning baserad paring resultat fraringn trycksondering ge en baumlttre oumlverensstaumlmmelshy
se med uppmaumltta saumlttningar aumln kompressometer- eller pressiometerfoumlrsoumlk
Det existerar foumlr naumlrvarande tre olika metoder foumlr att beraumlkna saumlttningar i sand
ur resultaten fraringn sonderingsfoumlrsoumlk naumlmligen Meyerhofs metod Buisman-De
Beers metod och Schmertmanns metod
Me_yerhofs metod Denna metod (Meyerhof 1965) foumlr beraumlkning av saumlttningar i
friktions jord baseras paring det samband mellan grundtryck saumlttning och resultat
fraringn Standard Penetration Test (SPT-foumlrsoumlk) som foumlreslagits av Terzaghi amp
Peck (1948) Meyerhof utgaringr ifraringn att qstatt = 0 4 N daumlr qstatt aumlr spetsmot-2 ~es ~es
staringndet (MNm ) vid statisk sondering och N (antal slag30 5 cm sjunkning) aumlr
sondmotstaringndet vid SPT-foumlrsoumlk Meyerhof foumlreslaringr foumlljande ekvationer foumlr beshy
raumlkning av det tillaringtna grundtryck som motsvarar en uppskattad stoumlrsta totalshy
saumlttning av 2 5 cm och en uppskattad stoumlrsta saumlttningsskillnad av 1 8 cm
stat qspets
qtill = foumlr B ~ 12 m och30
stat (1 + 0 3 ) 2 qspets B
foumlr B gt 12 m50
43
eller
stat qspets
qtill = foumlr plattor med normal bredd40
daumlr B aumlr plattbredden (m) och qstatt aumlr det genomsnittliga spetsmotstaringndet fraringn spe s
grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup som motsvarar plattbredden B Tillaringtet
grundtryck reduceras med 50 om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen vid eller oumlver
grundlaumlggningsnivaringn Om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen mellan grundlaumlggningsshy
nivaringn och ett djup 15 B under grundlaumlggningsnivaringn reduceras det tillaringtna grundshy
trycket raumltlinjigt
Det aumlr av intresse att jaumlmfoumlra de uttryck som foumlreslagits av Meyerhof med
Sanglerats ovannaumlmnda tumregel Man kan se att den sistnaumlmnda ger en tillaringten
grundparingkaumlnning som aumlr tre till fyra garingnger stoumlrre aumln den som erharinglls enligt
Meyerhofs mera noggranna beraumlkningsmetod Det boumlr dock paringpekas att Terzaghi
och Pecks beraumlkningsmetod som Meyerhofs metod grundar sig paring i genomsnitt
ger en saumlttning som aumlr ca 30 till 50 av den uppskattade maximala totalsaumlttshy
ningen (25 cm) Jaumlmfoumlrelser av Schmertmann (1970) mellan beraumlknade och uppshy
maumltta saumlttningar visar att saumlttningarna fraumlmst foumlr smaring plattor oumlverskattas enligt
Meyerhofs beraumlkningsmetod medan saumlttningarna foumlr stora plattor kan undershy
skattas Sanglerats tumregel torde daumlrfoumlr ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnning
Buisman-De Beers metod Vid beraumlkningar av saumlttningar i friktionsjord fraumlmst
foumlr loumlst lagrad sand utgaringr man i Holland och Belgien fraringn den konventionella
ekvationen
Lih C C log ( v o
I
~ Ao)h= 1 + e oo0
daumlr (Lihh) aumlr jordens relativa hoptryckning C och e aumlr jordens kompressions-c 0
index resp portal o och Licr aumlr effektivtrycket foumlre belastning resp effektiva 0
spaumlnningsoumlkningen Denna ekvation kan omskrivas till
I I
aringh = 23 1 (cro +10)h C og
00
daumlr C aumlr en koefficient som aumlr lika med 2 3 (1 + e )C Naumlr spaumlnningsoumlkningen0 C
1 o aumlr liten i foumlrharingllande till u kan ovanstaringende ekvation foumlrenklas till 0
44
1h I 1- = ~ o C Cl = 11v Mh 0
daumlr M aumlr den s k kompressionsmodulen Ovanstaringende ekvation angavs foumlrst av
Buisman (De Beer 1967)
Vid saumlttningsberaumlkningar enligt Buisman-De Beers metod antas att spaumlnningsshy
foumlrdelningen under en belastad platta aumlr jaumlmn Foumlr en stel platta motsvarar
medelsaumlttningen den som beraumlknas foumlr en boumljlig platta med konstant kontakttryck
i den karakteristiska punkten Vidare bortses fraringn de deformationer som erharinglls
under den nivaring daumlr spaumlnningsoumlkningen i jorden aumlr mindre aumln 10 av det ursprungshy
liga oumlverlagringstrycket
Buisman (De Beer 1967) har foumlreslagit foumlljande samband mellan kompressionsshy
modulen M och spetsmotstaringndet som aumlr baserat paring elasticitetsteorin
= M = 1 5 qstat spets
Aumlven Verheyden (1955) De Beer amp Martens (1957) och Webb (1970) har diskuteshy
rat det av Buisman foumlreslagna sambandet Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1964) och
Schmertmann (1970) visar att Buisman-De Beers metod oumlverskattar saumlttningarshy
nas storlek med ca 100 (Buisman-De Beers metod ger saringledes resultat som
ligger paring den saumlkra sidan) Det skulle vara moumljligt enligt Meyerhof (1964) att
oumlka det antagna vaumlrdet paring kompressionsmodulen M fraringn 15 qstatt till spe s 1 9 qstatt utan att den maximala saumlttningen blir stoumlrre aumln 2 5 cmspe s
Enligt Bachelier amp Parez (1965) Gielly et al (1970) och Sanglerat (1972) kan
ovanstaringende ekvation foumlr kompressionsmodulen omskrivas till
stat ca~ = M = ex qspets
daumlr ex aumlr en koefficient som aumlr beroende av den omgivande jordens egenskaper
st 2Sanglerat har paringpekat att koefficienten ex foumlr q att gt 2 MNm i stort sett aumlr obeshyspe s roende av jordmaterialet Sanglerat anger foumlljande vaumlrden paring koefficienten a vid beraumlkning av plattors saumlttning vid en spaumlnningsoumlkning i jorden av ca 100 kNm2
45
Tabell 5 Koefficienten a vid olika jordmaterial (efter Sanglerat 1972)
oJord Sondmotstand q stat
t Koefficienten a spe s MNm
2
Laringgplastisk lera lt 0 7 3 11 s 071120 2 11 5
gt 20 1 11 2 5
Laringgplastisk silt gt 20 3El6
lt 20 1 El 2
Houmlgplastisk lera gt 20 2 11 6
och silt lt20 1 a 2
Sand lt50 2
gt 100 15
Krita 201130 2 a 4
gt30 15 a 3
Foumlrsoumlksresultat publicerade av Bachelier amp Parez (1965) och av Meigh amp
Corbett (1970) pekar paring att de av Sanglerat angivna vaumlrdena paring a aumlr av raumltt
storleksordning och att dessa kan anvaumlndas foumlr grova oumlverslagsberaumlkningar
Stor foumlrsiktighet boumlr iakttas speciellt naumlr dessa samband anvaumlnds vid loumls lera
eller silt saumlrskilt om dessa jordar inneharingller organiskt material
Vesic (1970 a) har foumlr friktionsjord foumlreslagit foumlljande uttryck foumlr kompressionsshy
modulen M som tar haumlnsyn till friktionsjordens relativa lagringstaumlthet och spetsshy
motstaringndet
M = 2 (l + D2) stat r qspets
Enligt detta uttryck varierar koefficienten a fraringn 2 foumlr loumlst lagrad sand till 4 foumlr
fast lagrad sand
Aumlven Thomas (1968) har bl a funnit att det foumlr torr sand finns ett klart samband
mellan kompressionsmodul och sondmotstaringnd som aumlr oberoende av oumlverlagrings -
tryck partikelform och gradering Foumlrsoumlk utfoumlrda av Schultze amp Melzer (1965)
visar daumlremot att kompressionsmodulen foumlrutom sondmotstaringndet aumlven varierar
med oumlverlagringstrycket
46
Muhs amp Weiss (1971) anger foumlljande samband mellan kompressionsmodulen M 2 stat 2 stat 2o(MNm ) och sondmotstandet q t (MN m ) vid q t gt 3 0 MN m spe s spe s
M = 265 + 28 qstat spets
Van Wambeke (1962) har jaumlmfoumlrt resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och pressioshy
meterfoumlrsoumlk Kvoten kompressometermodul och sondmotstaringnd (E qstatt ) var p spe s ca 2 3 foumlr silt och 1 1 foumlr sand J ezequel amp Goulet (1965) erhoumlll foumlr sand ett
vaumlrde paring denna kvot som var 2 0
Schmertmanns beraumlkningsmetod Teoretiska beraumlkningar och foumlrsoumlk har visat
att deformationen i friktionsjord ej aumlr stoumlrst omedelbart under en belastad
platta saringsom antas vid Buismans metod Vid foumlrsoumlk utfoumlrda exempelvis av
Eggestad (1963) erhoumllls den stoumlrsta vertikala deformationen paring ett avstaringnd under
en belastad platta som motsvarade 75 av plattbredden Foumlrsoumlken visade dessshy
utom att deformationen foumlr sand mer var beroende av skjuvspaumlnningsoumlkningen i
jorden aumln av oumlkningen av det vertikala oumlverlagringstrycket
Saumlttningen ouml foumlr en belastad platta kan enligt Schmertmann (1970) beraumlknas ur
ekvationen
I ~ LizM
daumlr Iz aumlr en influensfaktor Li p aumlr belastningsoumlkningen vid grundlaumlggningsnivaringn
samt c1 och c2 aumlr koefficienter som tar haumlnsyn till oumlverlagringstrycket vid
grundlaumlggningsnivaringn resp krypning i jorden Dessa tvaring koefficienter erharinglls ur
ekvationerna
Po C =1-05-
1 p
daumlr p aumlr det effektiva oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn foumlre belastshyo ning och
tc2 = 1 + 02 log lt01)
daumlr t aumlr tiden efter belastning i aringr
47
Schmertmann foumlreslaringr paring grundval av belastningsfoumlrsoumlk sambandet
M = stat2 qspets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet bestaumlmt med hollaumlndsk sond spe s
fraringn grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup 2 B under denna Varierar sondmot-
staringndet indelas jorden under en platta foumlrst i olika snitt varefter saumlttningen
mellan tvaring snitt uppskattas med hjaumllp av influensvaumlrdet i fig 5 Enligt
Schmertmann (1970) behoumlvs ingen korrektion goumlras foumlr den belastade ytans
form vid beraumlkning av saumlttningarna Foumlrsoumlksresultat pekar naumlmligen paring att
plattformen ej har naringgon stoumlrre inverkan paring saumlttningarnas storlek i friktionsshy
jord Schmertmanns beraumlkningsmetod ger dock foumlr stora saumlttningar vid foumlrbeshy
lastad sand
Schmertmanns metod liknar Buisman-De Beers metod genom att jordens
kompressibilitet antas vara proportionell mot sondmotstaringndet Den saumlttning
som erharinglls enligt Schmertmanns beraumlkningsmetod blir emellertid laumlgre aumln
Buisman-De Beers metod eftersom ett houmlgre vaumlrde anvaumlnds paring kompressionsshy
modulen M och jordens deformation naumlrmast den belastade plattan antas vara
liten
Dimensionering av paringlar och paringlgruwer med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering vid dimensionering av paringlar har sedan 1940-talet anvaumlnts i
Holland (Huizinga 1948 och 1951) och i Belgien (Verdeyen 1953) Aumlven i
Sydafrika har metoden faringtt anvaumlndning (Kantey 1951) liksom i Turkiet
(Artikoglu 1961) och Jugoslavien (Bogdanovic 1961) Anvaumlndning av statisk
sondering i USSR foumlr dimensionering av paringlar har diskuterats av Shashkov (1965)
En sammanfattning av beraumlkningsmetoder foumlr paringlar har gjorts av Broms (1965)
Statisk sondering anvaumlnds aumlven vid bestaumlmning av erforderlig paringllaumlngd i Holland
Belgien och Frankrike I Holland har sondering ocksaring utnyttjats foumlr att uppskatta
motstaringndet under sjaumllva slagningen (van Weele 1961) Nivaring foumlr paringlstopp uppskatshy
tas i vissa fall daumlr det totala sondmotstaringndet vid hollaumlndsk sond aumlr ca 45 a 50 kN
Emellertid torde denna tumregel ge osaumlkra resultat naumlr paringllaumlngden oumlverstiger
12 a 15 m och mantelfriktionen svarar foumlr en relativt stor andel av en paringles baumlrshy
foumlrmaringga
48
lnfluensfaktor 12 I nfluence factor
08
Influens faktor 1215 lnfluence factor
20 -------------------
Fig 5 Antagen influensfaktor (efter Schmertmann 1970)
Assumed influence factor (after Schmertmann 1970)
0 2Spetsmotstaringnd MN m2 Spetsmotstand MN m Point resistance Point resistance
0~_~10___2~0__300
N Paringld iameter NE E i mm
--0 ~ 50 z 50 - a - a degd6 P1le diameter _ 0 _ ~ in mm - V) ~u V) ~ gt a gt a
5 100 I ~ 5 100 c1omV 1Ol C __ Ol C C a __ 0 C a
-~ O Ou middotc g~Ol _ oshy Ol _
o O -3 i5 150 ~ Paringldiameter ~ ~ 150I _ _ _ a a a aYWj mmIgt gt gt gt o 0 o 0
200~----------~ 200----------
(a) Mycket fast lagring ( b) Fast lagring Very dense Dense
Fig 6 Penetrationsmotstaringnd vid olika diameter och relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance at different pile diameter and relative density (after Kerisel 1957)
49
Det boumlr aumlven observeras vid tillaumlmpning av ovanstaringende grova tumregel att
prefabricerade betongparinglar i Sverige drivs i regel betydligt djupare och haringrdare
aumln vad som aumlr vanligt paring kontinenten Paringlarna drivs ned till saringdana lager som
normalt ej kan narings med trycksondering Detta medfoumlr att statisk sondering vanshy
ligtvis ej anvaumlnds i Sverige till att uppskatta erforderlig paringllaumlngd
Paringlars brottlast
Detaljerade undersoumlkningar angaringende paringlars baumlrfoumlrmaringga har utfoumlrts av Kerisel
(1957 1961 och 1964) Kerisel amp Adam (1969) och av Vesic (1963 1964 1970 a
och 1970b) Kerisel har undersoumlkt baumlrfoumlrmaringgan hos paringlar och sonder med olika
diameter (35 45 110 216 och 320 mm) medan Vesi6s foumlrsoumlk i huvudsak varit
begraumlnsade till paringlar med 100 mm diameter Vid baringde Kerisels och Vesics foumlrshy
soumlk maumlttes mantel- och spetsmotstaringnd separat
I fig 6 7 och 8 visas spetsmotstaringndets variation vid sondering och paringlning i
friktionsjord vid varierande relativ lagringstaumlthet Under ett visst kritiskt djup
(ca 2 a 4 m foumlr det visade fallet i fig 8a) var spetsmotstaringndet konstant och
oberoende av djupet under markytan Vid fast lagrad sand uppnaringdde exempelshy
vis Kerisel maximalt penetrationsmotstaringnd paring 1 5 m djup (1gt = 45 mm) medan
det maximala spetsmotstaringndet foumlr en paringle med 300 mm diameter uppnaringddes
foumlrst paring 15 m djup (fig 6) Det kritiska djupet motsvarade ca 10 paringldiametrar
naumlr sanden var loumlst lagrad och ca 20 paringldiametrar naumlr den var fast lagrad En
betydligt stoumlrre intraumlngningslaumlngd erfordras saringledes foumlr att uppnaring ett graumlnsvaumlrshy
de om sanden aumlr fast lagrad aumln om lagringstaumltheten aumlr laringg
Haumlvning och sprickbildning erharinglls vid belastning runt en paringle naumlr intraumlngningsshy
djupet aumlr mindre aumln det kritiska Naumlr det kritiska djupet oumlverskrids upptraumlder
inga ytterligare foumlraumlndringar vid ytan
I fig 9 visas brottzonens utstraumlckning laumlngs en belastad paringle naumlr brott antas
ske laumlngs en spiralformad brottyta Man kan se att brottzonens laumlngd laumlngs
paringlen oumlkar med oumlkad inre friktionsvinkel foumlr den omgivande jorden Vid 1gt = 25deg
motsvarar brottzonens utstraumlckning ca sex paringldiametrar och vid 40deg ca 21 paringlshy
diametrar Brottzonens form och utstraumlckning har diskuterats bl a av
l 1Ierminier (1953) och De Beer (1961)
Vid beraumlkning av spetsmotstaringndet foumlr paringlar i sand anvaumlnds i Holland det genom-
50
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
2 3 4 5 6 7
Fastbull Oense
E 0 bull 0
c -Faumlltfoumlrsoumlkg-~ 2 middot~ (IJ
0 bull ( Loumlst Lagrad 0
00 fuktig sond)
0
0 Field tests o
Normal l~ose moist sond) 3
0 I 0
Loumls Loose
4
Fig 7 Variation av spetsmotstaringndet vid varierande djup (efter VesW 1964)
Variation of point resistance of pile at different depths (efter VesW 1964)
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
0 10 20 0 10 20 30
06m
Sond 2 o 4m Probe
Paringlegt~ (6 36cm)
Pile
c 0 0
o~ Paringle
A
__
gt6m
(111 36cm)
Pile
(o) Fast logri ng ( b) Mycket fast lagring Oense Very dense
Fig 8 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnd foumlr paringle och sondshymotstaringnd (efter De Beer 1961)
Comparison between the point resistance of a pile and penetration resistance (after De Beer 1961)
51
snittliga sondmotstaringndet inom ett omraringde som straumlcker sig en paringldiameter under
paringlspetsen och 3 75 paringldiametrar oumlver paringlspetsens nivaring (van der Veen amp
Boersma 1957) En ytterligare faktor att beakta vid dimensionering av slagna
paringlar aumlr den packning som sker under nedslagningen Plantema amp Nolet (1957)
fann fraringn foumlrsoumlk med betongparinglar i sand att slagningen hade foumlrorsakat en packshy
ning ned till ca 1 m djup under paringlspetsen Motstaringndet vid sondering och spetsshy
motstaringndet foumlr en paringle visas i fig 10 foumlr ett skiktat material Sondmotstaringndet
oumlkar redan innan sonden traumlnger ned i det underliggande fastare materialet
beroende paring att brottytan i jorden straumlcker sig ca 15 paringldiametrar under paringlshy
spetsen Weiss (1964) rapporterar en inverkan redan paring 05 m avstaringnd oumlver ett
loumlsare skikt foumlr en trycksond med 36 mm diameter
Paring samma saumltt paringverkar ett ovanliggande loumlsare lager spetsmotstaringndet naumlr sonshy
den eller paringlen har traumlngt ned i ett underliggande fastare lager beroende paring att
brottytorna naringr aumlven ovanfoumlr paringlspetsen Denna effekt oumlkar med oumlkad sondshy
eller paringldiameter Variationer i lagringstaumlthet ger saringledes upphov till stoumlrre
variationer i spetsmotstaringnd foumlr en sond aumln foumlr en paringle beroende paring skillnader i
diameter
Dimensionering av paringlar slagna i friktionsjord sker i Holland som regel med
hjaumllp av trycksondsresultat Spetsmotstaringndet hos en paringle antas daumlrvid motsvara
sondmotstaringndet Vid beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan (brottlasten) bortser man som
regel fraringn mantelfriktionen V al av saumlkerhetsfaktor har diskuterats bl a av van
der Veen (1953) Normalt anvaumlnds en saumlkerhetsfaktor F = 20 a 25 (Verheyden
1955 van der Veen amp Boersma 1957)
Vid belastningsfoumlrsoumlk med 25 paringlar erhoumlll Huizinga (1948) en brottlast som
varierade mellan 100 och 150 av sondmotstaringndet Van der Veen amp Boersma
erhoumlll vid 15 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar en brottlast varierande mellan 5 0
och 150 Genomsnittsvaumlrdet motsvarade det uppmaumltta sondmotstaringndet
Skillnaden mellan paringlars spetsmotstaringnd och sondmotstaringndet oumlkar med oumlkat 2sondmotstaringnd Vid ett sondmotstaringnd laumlgre aumln 7 5 MNm har Fram (1948) och
Plantema (1948) rapporterat god oumlverensstaumlmmelse mellan sondmotstaringnd och
paringlars spetsmotstaringnd medan en skillnad erhoumllls naumlr sondmotstaringndet oumlversteg
detta vaumlrde Kerisels undersoumlkningar (Kerisel 1961) visar att spetsmotstaringndet
per ytenhet minskar med oumlkad spetsdiameter Liknande resultat har rapporteshy
rats av van der Veen (1953)
52
D ++-
25 D
r () 20 D r
C () r E
degi C 15 D LogaritmiskE ~ spiral middot-C
() 10 D Logarithmic~--= oc C
C 5D spiral c
C C -~ () 0 Cl 0
5 D
Fig 9 Utstraumlckning av brottzon laumlngs en belastad paringle
Extent of failure surface for a loaded pile
fe- Sond motstaringnd Penetration resistance of probe
~Spetsmotstaringnd foumlr paringle Point resistance of pi le
c - ---- - C C -~ ()00 - -___ Relativ lagrings-
taumlthet ) middot Relative density
I I _
1(
Fig 10 Sondmotstaringnd och spetsmotstaringnd foumlr paringle vid skiktad jord
Penetration resistance and point resistance of pile for stratified soil
53
Erfarenheterna fraringn trycksondering i Tyskland foumlr dimensionering av paringlar aumlr
ocksaring gynnsamma Petermann (1961) rapporterar god oumlverensstaumlmmelse melshy
lan paringlars baumlrfoumlrmaringga och uppmaumltt sondmotstaringnd Menzenbach (1961) har anashy
lyserat resultaten fraringn 88 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar och jaumlmfoumlrt dessa med
uppmaumltt sondmotstaringnd De slagna paringlarna befanns ha en naringgot houmlgre baumlrfoumlrmaringga
aumln platsgjutna paringlar beroende paring den packning som erharinglls under nedslagningen
av en paringle God oumlverensstaumlmmelse mellan resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och
paringlbaumlrighet erhoumllls naumlr sondmotstaringndet och paringlarean var mindre aumln 10 MNm2
resp 2 000 cm2 Muhs (1961) rapporterar att spetsmotstaringndet foumlr en paringle vid
fast och mycket fast lagrad sand (qstatt gt 18 MNm2) kan vara betydligt laumlgrespe s
aumln sondmotstaringndet
Pellegrino (1961) rapporterar att resultaten fraringn belastningsfoumlrsoumlk paring paringlar
slagna i jord av vulkaniskt ursprung (vulkanisk aska o dyl) och resultat fraringn
sonderingsfoumlrsoumlk staumlmde vaumll oumlverens fraumlmst oumlver grundvattenytan Ocksaring
Jezequel amp Goulet (1965) har funnit god oumlverensstaumlmmelse mellan paringlbaumlrighet
och sonderingsmotstaringnd Avvikelsen mellan uppmaumltt och beraumlknad brottlast
var vid dessa foumlrsoumlk 15 till 20 Aumlven Artikoglu (1961) rapporterar positiva
erfarenheter mellan sondmotstaringndet bestaumlmd med hollaumlndsk sond och paringlars
baumlrfoumlrmaringga Paringlarna hade vid dessa foumlrsoumlk slagits genom ett lerlager ned till
ett underliggande sand- och gruslager Goda erfarenheter med hollaumlndsk sond
rapporteras aumlven fraringn Jugoslavien (Bogdanovi6 1961)
Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1965) mellan mantelmotstaringndet hos en paringle (fparinglet )mane1
och en sond (ftel) visar att kvoten varierar mellan omkring 1 25 och 3 0
Ett genomsnittsvaumlrde representerar sambandet
fparingle = 2 fstat mantel mantel
Begemann (1965 b) paringpekar dock att mantelfriktionen foumlr en paringle i ren sand
endast aumlr 50 av den som uppmaumlts med friktionshylsan till den hollaumlndska
trycksonden Denna effekt aumlr troligtvis foumlrorsakad av friktionshylsans utformshy
ning och av hur mantelfriktionen beraumlknas saringsom paringpekats i det foumlregaringende
Belastningsfoumlrsbk med paringlar (Meyerhof 1956) visar att
fparingle = 0 005 stat mantel qspets
54
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet fraringn markytan ned till paringlspet-spe s sens nivaring Spridningen i foumlrsoumlksresultat aumlr stor varfoumlr det av Meyerhof foumlreslag-na sambandet maringste anvaumlndas med foumlrsiktighet Mohan et al (1963) har emellershytid funnit att mantelfriktionen foumlr platsgjutna paringlar kan vara saring stor som ca 2 av det uppmaumltta spetsmotstaringndet vid trycksondering
Foumlr platsgjutna Frankiparinglar som allmaumlnt anvaumlnds bl a i Brasilien tillaringts vanshyligtvis enligt Costa Nunes (1961) ett grundtryck qtill = qstatt 6 foumlr sand och
tt ~es qtill = qp~ts8 foumlr lera
Foumlr kohesionsjord kan spetsmotstaringndet foumlr en paringle generellt beraumlknas ur ekvashytionen
aringl qp e = cN + p
spets c o
Normalt antas att N = 9 Foumlrsoumlksresultat visar emellertid att baumlrfaktorn NC C minskar naringgot med oumlkad paringldiameter
Mantelkohesionen fparinglet kan beraumlknas ur ekvationen mane1
fparingle = ~ C mantel u
Koefficienten ~ aumlr beroende av paringlmaterialet paringltypen (slagen eller platsgjuten paringle) och av paringlformen (rak eller konisk) saringsom diskuterats av bl a Broms (1965) och ~ minskar med oumlkad skjuvharingllfasthet c u
Paringlars saumlttnhYL
Paringlars saumlttning i sand kan enligt Vesiouml (1967 och 1970 a) och Jezequel amp Goulet (1965) uppskattas paring liknande saumltt som saumlttningen foumlr plattor Jorden under en paringle indelas daumlrvid i snitt och spaumlnningsfoumlrdelningen beraumlknas ur Boussinesqs spaumlnningsekvation Kompressionsmodulen M erharinglls enligt Vesiouml ur uttrycket
daumlr q aumlr paringlens spetsmotstaringnd Koefficienten ~ varierar mellan 6 och 9 foumlr0
platsgjutna paringlar och mellan 25 och 50 foumlr slagna eller nedpressade paringlar
55
Emellertid kan ~ paringverkas av paringldiametern saringsom paringpekats av Vesic Foumlr slagshy
na paringlar har foumlljande samband foumlreslagits
2M = 25 q (1 + D )
o r
och foumlr platsgjutna paringlar
2M = 5 5 q (1 + D )
o r
Skillnaden i koefficienten p mellan platsgjutna paringlar och slagna paringlar pekar paring
den stora inverkan som slagningen har paring lagringstaumltheten hos den omgivande
friktionsjorden Plantema amp Nolet (1957) observerade fraringn sonderingsfoumlrsoumlk att
jorden efter slagning av betongparinglar hade erharingllit en oumlkad lagringstaumlthet ned till
2 5 m under paringlspetsen Runt de slagna paringlarna observerades en packning upp
till 1 0 m fraringn paringlarnas yta
Foumlr paringlar slagna i lera beraumlknas saumlttningarna paring samma saumltt som foumlr plattor
Jorden under paringlgruppen delas in i snitt Saumlttningen foumlr varje snitt beraumlknas
Vid beraumlkningarna antas lasten fraringn paringlgruppen oumlverfoumlras till den omgivande
jorden vid paringlgruppens nedre tredjedelspunkt
Kontroll av jordpackning medelst trycksondering
Under senare aringr har statisk sondering anvaumlnts i allt stoumlrre utstraumlckning vid
kontroll av packade fyllningar av fraumlmst friktionsmaterial Vid uppraumlttandet av
en packningsspecifikation maringste haumlnsyn tas till oumlkningen av sondmotstaringndet med
djupet naumlrmast markytan
Hollaumlndsk sond anvaumlndes tex vid kontroll av fyllningen foumlr landningsbanorna vid
den nya flygplatsen i Leopoldville (Verheyden 1955)
Sanglerat (1972) anger flera exempel paring packade grusfyllningar avsedda som
undergrund foumlr byggnader som kontrollerats genom sondering I Sydafrika har
statisk sondering anvaumlnts foumlr packningskontroll vid vibroflotation (Webb amp Hall
1969) I fig 11 visas ett exempel paring den aumlndring av sondmotstaringndet som erhoumllls
vid packning med vibroflotation i en siltig finsand Avstaringndet mellan vibroflotashy
tionspunkterna var 1 8 m
56
0 2Sondmotstand MNm
Djup Jord Penetration m Soil resistanceDepth 0 5 10 15
__Ljusbrun finsand -shy_gtLight brown middot2 lt--Efter vibroflotationfine sand ( After vibroflotation _3 Ljusbrun sil tig 4 fin sand
I 5 Light brown middot
sil ty fine
6 sand gt L------------LLLltcL__C~ Foumlre vibroflotation
Before vibroflotation
Fig 11 Packningskontroll med hollaumlndsk sond vid vibroshyflotation (efter Webb amp Hall 1969)
Compaction control with Dutch cone penetrometer at vibroflotation (after Webb amp Hall 1969)
57
Costa Nunes amp Porto (1965) anger ett fall daumlr hollaumlndsk sond anvaumlndes foumlr att
kontrollera packningen vid Frankis sandpelarmetod Daumlrvid packas loumls sand
genom att man foumlrst slaringr ned ett staringlroumlr i jorden Roumlret fylls sedan med sand
allteftersom det dras upp
Sammanfattning
Trycksondering anvaumlnds i stor utstraumlckning i Holland Belgien och Frankrike
och aumlven i andra delar av vaumlrlden vid dimensionering av plattor och paringlar grundshy
lagda paring friktionsmaterial I Sverige har trycksondering ej anvaumlnts i naringgon
stoumlrre utstraumlckning vid beraumlkning av plattors eller paringlars baumlrfoumlrmaringga eller
saumlttning Ur sonderingsresultaten aumlr det moumljligt att bestaumlmma jordlagerfoumlljden
och jordlagrens relativa lagringstaumlthet Jordlagrens sammansaumlttning kan ofta
uppskattas om spetsmotstaringnd och mantelfriktion maumlts samtidigt eftersom kvoten Ifstat statt 1 ok d ok d fmJord halt D t ar d t middot1middot t
l q som rege arme a middot s e essu om moJ 1gmante spe s att grovt uppskatta kohesionsjords skjuvharingllfasthet ur sondmotstaringndet Emeller-
tid paringverkas sondmotstaringndet av lerans sensitivitet vilket foumlrsvaringrar utvaumlrderingen
Fraumlmst plattors saumlttning i friktionsjord kan beraumlknas ur resultaten fraringn tryckshy
sondering enligt principer som foumlreslagits av Meyerhof (1965) De Beer
(1945) och Schmertmann (1970) Foumlrsoumlksresultat visar god oumlverensstaumlmmelse
med Schmertmanns beraumlkningsmetod medan Buisman-De Beers metod oumlverskatshy
tar saumlttningarnas storlek Trycksondering kan som regel ej anvaumlndas vid beraumlkshy
ning av plattors saumlttning i kohesionsjord
Vid beraumlkning av paringlars baumlrfoumlrmaringga antas att spetsmotstaringndet motsvarar sondshy2motstaringndet naumlr detta aumlr mindre aumln ca 10 MNm och paringldiametern aumlr mindre aumln
ca 50 cm Trycksondering kan dessutom anvaumlndas vid packningskontroll av fyllshy
ningar och naturligt lagrad jord
Summary
Static sounding methods are used existensively in Holland Belgium and France
and also in other parts of the world to estimate the bearing capacity and settleshy
ment of slabs and piles on cohesionless soils In Sweden static soundings are not
commonly used to calculate the bearing capacity and the settlements of slabs and
58
of piles It is possible to estimate from penetration tests the layer sequence and
the relative density If the skin friction resistance is measured at the same time
as the point resistance it is often possible to estimate the composition of the soil
Measurements indicate that the ratio fstatitc qst~titc increases with increasingman e1 -pom
percentage of fines in the soil It is in addition possible to estimate the shear
strength of cohesive soils from the measured penetration resistance However
the penetration resistance is affected by the sensitivity of the soil which comshy
plicates the evaluation of the test results
The settlement of slabs in cohesionless soils can be estimated from the static
penetration resistance by the methods proposed by Meyerhof (1965)
De Beer (1945) and Schmertmann (1970) Comparisons with test data indicate
that the Schmertmann method gives the best agreement with available test data
and that the Buisman-De Beer method overestimates the settlements Static
soundings can as a rule not be used at calculations of settlements for slabs on
cohesive soils
At the calculation of the bearing capacity of piles it is generally assumed that
the point resistance is approximately equal to the penetration resistance when 2this is less than 10 1VJNm and the pile diameter is less than 50 cm Static
sounding method can also be used to check the compaction of fills and of
naturally deposited soils
Referenser
ANDRESEN A 1969 Trykksondering i Norge Nordiskt sonderingsmoumlte i
Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrel Rapp
No 31 p 91-98 Stockholm
ARTIKOGLU N 0 1961 Determining ultimate bearing capacity of precast
reinforced concrete piles from deep sounding tests in Alsancak Harbour
Proc 5 Inst Conf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 3-9 Paris
BACHELIER M amp PAREZ L 1965 Contribution to the study of soil
compressibility by means of a cone penetrometer Proc 6 Int Conf Soil
MechaFound Engng Vol 2 p 3-7 Montreal
59
DE BEER E E 1945 Etude ltles fondations sur pilotis et ltles fondations
directes Chap II Lappareil de penetration en profondeur Ann Trav
Publ Belgique 19453 p 361-388
DE BEER EE 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFound Engng Vol 3 p 250-253 Paris
DE BEER E E 1963 The scale effect in the transposition of the results of
deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson
foundations Geotechnique 13(1963) 1 p 39-75
DE BEER E E 1967 Bearing capacity and settlement of shallow foundations
on sand Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke
Univ April 1965 p 15-33 Durham N Carolina
DE BEER EE amp MARTENS A 1957 Method of computation of an upper
limit for the influence of the heterogeneity of sand layers on the settlement
of bridges Proc4Int Conf Soil MechaFound Engng Vol 1 p 275-282
London
BEGEMANN HKS Ph 1965 a The friction jacket cone as an aid in detershy
mining the soil profile Proc6Int Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 17-20 Montreal
BEGEMANN HKSPh 1965 b The maximum pulling force on a single tension
pile calculated on the basis of results of the adhesion jacket cone Proc 6
IntConf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 229-233 Montreal
BERGDAHL U 1969 Diskussion Sekt III Statisk sondering Nordiskt sonshy
deringsmoumlte i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst Saumlrtro
PrelRapp No 31 p 120-122 Stockholm
BOGDANOVIC L 1961 The use of penetration tests for determining the
bearing capacity of piles Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 2 p 17-22 Paris
BONDARIK GK 1967 Dynamic and static sounding of soils in engineering
geology Trans All-Union Sci Res Inst for Hydrogeol a Engng Geol
New Series No 8 Israel Program for Sci Transl 137 p Jerusalem
60
BROMS B 1965 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden Beraumlkshy
ning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga Stat geot inst Saumlrtr o Prel Rapp
No 9 26 p Stockholm
BUISSON M 1953 Appareils frarnais de penetration enseignements tires des
essais de penetration AnnInst Techn Bat Trav Publ 6(1953)63-64
p 299-304 Sols et Fond No 13
COSTA NUNES A J da 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int
Conf Soil MechaFound EngngVol 3p 257-258 Paris
COSTA NUNES AJ da amp PORTO MJC 1965 Fondations de reservoirs en
sol compacte par le fon~age de pieux de sable Proc6IntConfSoil Mech
aFound Engng Vol 2 p 32-35 Montreal
DAHLBERG R 1972 Sonderingsmotstaringndets beroende av oumlverlagringsshy
trycket - resultat fraringn laboratorie- och faumlltfoumlrsoumlk Vaumlg- o Vattenb
18(1972)5 p 240-243
EGGESTAD A 1963 Deformation measurements below a mode footing on the
surface of dry sand Proc European Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 233-239 Wiesbaden
EIDE O 1956 Baereevne av peler i sand Norges GeotInstPubl No 18
15 p Oslo
FRANX C 1948 The hearing capacity of piles as derived from deep soundings
loading tests and formulae Proc 2 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 4 p 118-121 Rotterdam
GEUZE EC WA 1953 Resultats dessais de penetration en profondeur et
de mise en charge de pieux-modele AnnInst Techn Bat Trav Publ
6(1953)63-64 p 315-319 Sols et Fond No 13
GIELLY J LAREAL P amp SANGLERAT G 1970 Correlations between
in situ penetrometer tests and the compressibility characteristics of soils
ProcConf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc
p 167-172 London
61
l 1IERMINIER R 1953 Remarques sur le poinQonnement continu des sables
et graviers AnnInstTechnBatTravPubl 6(1953)63-64 p 377-385
Sols et Fond No 13
HUIZINGA T K 1948 Some pile driving problems Proc 2 Int Conf Soil
Mech a Found Engng Vol 2 p 185-191 Rotterdam
HUIZINGA T K 1951 Application of results of deep penetration tests to
foundation piles BuildResCongrDiv 1 P3 p 173-179 London
JEZEQUEL J 1969 Les penetrometres statiques Influence du mode demploi
sur la resistance de pointe Bull Lias Lab Rout Ponts et Chauss No 36
p 151-160
JEZEQUEL J amp GOULET G 1965 Essais in situ et fondations sur pieux
BullLiasLabRout Ponts et Chauss No 12 p 31-316
KAHL H amp MUHS H 1952 Uber die Untersuchung des Baugrundes mit einer
Spitzendrucksonde Bautechnik 29(1952)4 p 81-88
KAHL H MUHS H amp MEYER W 1968 Ermittlung der Groumlsse und des
Verlaufs des Spitzendrucks bei Drucksondierungen in ungleichfoumlrmigem
Sand in Sand-Kies-Gemischen und in Kies Mitt Deutsch Forsch ges
Bodenmech (Degebo) TechnUniv Berlin H 21 p 1-36
KALLSTENIUS T 1969 Trycksondering i Sverige Nordiskt sonderingsmoumlte
i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrelRapp
No 31 p 99-114 Stockholm
KANTEY BA 1951 Significant developments in sub-surface explorations for
piled foundations Trans South African Inst Civ Engrs 1(1951) 6 p 159-185
KERISEL J 1957 Contribution a la determination experimentale des reactions
dun milieu pulverulent sur une fondation profonde Proc4Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 1 p 328-334 London
KERISEL J 1961 Fondations profondes en milieux sableux variation de la
force portante limite en fonction de la densite de la profondeur du diametre
et de la vitesse denfoncement Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng
Vol 2 p 73-83 Paris
62
KERISEL J 1964 Deep foundations basic experimental facts Proc North middot
American Conf Deep Found Vol 1 p 5-44 Mexico
KERISEL J amp ADAM M 1969 Charges limites dun pieu en milieux argileux
et limoneux Proc 7 Int ConfSoil Mech aFound Engng Vol 2 p 131-139
Mexico City
KERISEL J l 1IERMINIER R amp TCHENG Y 1965 Resistance de pointe en
milieuCpulverulents de serrages divers Proc6IntConf Soil Mecha
Found Engng Vol 2 p 265-269 Montreal
LADANYI B amp EDEN W J 1969 Use of the deep penetration test in sensitive
clays Proc7IntConfSoil MechaFound Engng Vol 1 p 225-230
Mexico City
MEIGH A C amp CORBETT BO 1970 A comparison ofin situ measurements
in a soft clay with laboratory tests and the settlement of oil tanks Proc
Conf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc p 173-179
London
MENZENBACH E 1961 The determination of permissible point loads of piles
by means of static penetration tests Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 99-104 Paris
MEYERHOF GG 1951 The ultimate bearing capacity of foundations Geotechshy
nique 2(1951)4 p 301-332
MEYERHOF G G 1956 Penetration tests and bearing capacity of cohesionless
soils J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 82(1956)SMl 19 p
MEYERHOF GG 1964 Theoretical analysis on bearing capacity and horizonshy
tal and vertical movements of deep foundations in comparison with field
experience General report Proc North American Conf Deep Found
Vol 2 p 415-420 Mexico
MEYERHOF GG 1965 Shallowfoundations J Soil MechaFoundDiv Proc
ASCE 91(1965)SM2 p 21-31
MOHAN D JAIN G S amp KUMAR V 1963 Load bearing capacity of piles
Geotechnique 13(1963)1 p 76-86
63
MURS R 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf Soil Mech
aFound Engng Vol 3 p 272-273 Paris
MURS R 1966 On the point-resistance of soundings in ununiform cohesionless
soils Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 3 p 504-506
Montreal
MURS R amp WEISS K 1971 Untersuchung von Grenztragfaumlhigkeit und Setzungsshy
verhalten flackgegrtindeter Einzelfundamente in ungleichfoumlrmigen nichtshy
bindigen Boden Mitt Deutsch Forsch ges Bodenmech (Degebo) Techn
Ulliv Berlin R 26 39 p
PELLEGRINO A 1961 Discussion on Piled foundations Proc5IntConf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p273-275 Paris
PETERMANN A 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p248-250 Paris
PLANTEMA G 1948 Results of a special loading-test on a reinforced concrete
pile a so-called pile sounding interpretation of the results of deep-soundshy
ings permissible pile loads and extended settlement observations Proc 2
IntConfSoil MechaFoundEngng Vol4 p 112-118 Rotterdam
PLANTEMA G amp NOLET CA 1957 Influence of pile driving on the sounding
resistance in a deep sand layer Proc 4 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 52-55 London
RAEDSCRELDERS RM 1961 Discussion Proc5IntConfSoil Mecha
Found Engng Vol 3 p 275-277 Paris
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Elsevier Publ
Co Amsterdam 464 p
SCRMERTMANN J R 1970 Static cone to compute static settlement for sand
JSoil MechaFoundDiv Proc ASCE 96(1970)SM3 p 1011-1043
SCRULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 1 p 354-358 Montreal
64
SHASHKOV SA 1965 Investigation of pile resistance by combined sounding
Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 2 p 314-318 Montreal
TERZAGHI K 1943 Theoretical soil mechanics John Wiley amp Sons Inc
New York 510 p
TERZAGHI K amp PECK R B 1948 Soil mechanics and engineering practice
John Wiley amp Sons Inc New York 423 p
THOMAS D 1965 Static penetration tests in London Clay Geotechnique 15
(1965)2 p 174-179
THOMAS D 1968 Deep sounding test results and the settlement of spread
footing on norrnally consolidated sand Geotechnique 18(1968) 4 p 472-488
WAMBEKE A van 1962 Methodes dinvestigation des sols en place Etude
d~une compagne d~essais comparatifs Sols-Soils 1(1962)2 p 9-16
WEBB DL 1970 Settlement of structures on deep alluvial sandy sediments
in Durban South Africa Proc Conf In Situ Investigations in Soils a
Rocks British GeotSoc p 181-220 London
WEBB DL amp HALL RI 1969 Effects of vibroflotation on clayey sands
J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 95(1969)SM6 p 1365-1378
WEELE AF van 1961 Deep sounding tests in relation to the driving resistshy
ance of piles Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng Vol2 p165-169
Paris
VEEN C van der 1953 The hearing capacity of a pile Proc 3 Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 2 p 84-90 Ztirich
VEEN C van der amp BOERSMA L 1957 The hearing capacity of a pile
predetermined by a cone penetration test Proc 5 Int Conf Soil Mech a
FoundEngng Vol 2 p 72-75 Paris
WEISS K 1964 Neuere Erkenntnisse mit Spitzendrucksonde Vortraumlge der
Baugrundtagung 1964 in Berlin Deutsche Gesellschaft foumlr Erd- und Grundshy
bau H 20 p 227-277
65
VERDEYEN J 1953 Determination de la charge portante de pieux en beton
arme au port petrolier dAnvers AnnInst Techn Bat Trav Publ 6
(1953)63-64 p 291-296 Sols et Fond No 13
VERHEYDEN A 1955 Dutch penetrometer tests in the Belgian Congo Proc 1
South Afric Reg Conf Soil MechaFoundEngng Vol 1 p 308-314
VESIC AS 1963 Bearing capacity of deep foundations in sand Highw Res
Rec No 39 p 112-153
VESIC A S 1964 Investigations of hearing capacity of piles in sand Proc
North American ConfDeep Foundations Vol 1 p 197-224 Mexico City
VESIC AS 1967 llltimate loads and settlements of deep foundations in sand
Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke Univ
April 1965 p 53-68 Durham N Carolina
VESIC A S 1970 a Load transfer in pile-soil systems Ur Design and
Installation of Pile Foundations and Cellular Structures Ed H Y Fang
och T D Dismuke p 47-73
VESIC A S 197 O b Tests on instrumented piles Ogeechee River Site J Soil
MechaFound DivProc ASCE 96(1970)SM2 p 561-584
67
TRYCKSONDERING I FRIKTIONSMATERIAL - RESULTAT AV LABORATORIEshyFOumlRSOumlK
Civilingenjoumlr Ulf Bergdahl Orrje amp Co - Scandiaconsult )
Nedan skall i korthet redogoumlras foumlr resultaten fraringn vissa sonderingsundersoumlkshy
ningar som utfoumlrts vid Tekniska Houmlgskolan i Stockholm med bidrag fraringn
Statens Raringd foumlr Byggnadsforskning Syftet med undersoumlkningen har varit att
klargoumlra hur olika egenskaper hos friktionsmaterial paringverkar sonderingsmotshy
staringndet foumlr naringgra olika sonderingsutrustningar varav dock endast foumlrsoumlken
med trycksond redovisas haumlr nedan Med haumlnsyn till det stora antal provningar
som var oumlnskvaumlrt besloumlts att utfoumlra foumlrsoumlken paring laboratorium i liten skala
Resultaten kan daumlrfoumlr ej direkt oumlversaumlttas till faumlltfoumlrharingllanden men redovisade
relationer boumlr gaumllla aumlven vid ordinaumlra faumlltundersoumlkningar
Sandmaterial
Foumlr undersoumlkningen har anvaumlnts tre sandtyper som benaumlmns G 12-sand Husbyshy
sand och Baskarpsand I fig 1 visas kornfoumlrdelningen foumlr de olika sandmateshy
rialen som i korthet kan beskrivas paring foumlljande saumltt
G 12-sanden aumlr en havssand som huvudsakligen bestaringr av rundade kvartskorn
med en diameter mellan 0 1 och 0 5 mm
Husby3 anden kommer fraringn ett sandtag utanfoumlr Stockholm och bestaringr huvudsakshy
ligen av kantiga kvarts- och faumlltspatkorn ocksaring de med en diameter paring mellan
0 1 och 0 5 mm Graderingskoefficienten aumlr dock naringgot houmlgre foumlr Husbysanden
aumln foumlr G 12-sanden
Baskar_p3anden kommer fraringn den s k Baskarpformationen vid Vaumlttern och bestaringr
huvudsakligen av rundade kvarts- och faumlltspatkorn med en diameter paring mellan
) Fr o m 197 4 Statens geotekniska institut
68
100
~
I 90
IG 12-~and J Husbysand 80
Il I70 ~ O
I I60 V Baskarpsandc 50--0 ~
40 A I
I 1 Ic
30 c
c J20
10 1--
0 Q02 005 01 Q2 05 2 5 70 20
I- Silt---i------- Sand --------Grus -I Kornstorlek d mm
Fig 1 Kornfoumlrdelning foumlr de undersoumlkta sandmaterialen
Grain size distribution curves for the tested materials
69
0 25 och 2 0 mm Materialet aumlr saringledes naringgot groumlvre aumln baringde G 12- och Husbyshy
sanden medan graderingskoefficienten foumlr detta material var houmlgre aumln saringvaumll
Husby- som G 12-sandens
Houmlgsta och laumlgsta skrymdensitet och motsvarande portal sammanfattas i nedanshy
staringende tabell
Sandtyp eYdmax emin Yd min max
G 12-sand 166 059 144 084
Husbysand 1 75 054 138 094
Baskarpsand 180 047 162 064
Fyllning och packning
Sanden packades vid flertalet foumlrsoumlk skiktvis i oljefat med 0 6 m diameter och
0 9 m houmljd Packningen utfoumlrdes med en 10 kg stamp som slaumlpptes fraringn viss
houmljd Genom att variera skikttjocklek fallhoumljd och antal stampningar per skikt
kunde man erharinglla densiteter fraringn den loumlsaste till den fastaste (fig 2)
Efter fullbordad packning av materialet i beharingllaren utfoumlrdes endast en sondering
i beharingllarens mitt varefter densitetsbestaumlmning utfoumlrdes Genom att upprepa
packning och sondering har paring detta saumltt erharingllits ett stort antal sonderingsshy
diagram och nedan laumlmnade redogoumlrelse utgoumlr en bearbetning av resultaten fraringn
alla dessa diagram
Densiteten kunde i varje foumlrsoumlk bestaumlmmas med cylindervolymeter och genom
vaumlgning och volymsbestaumlmning av hela provbeharingllaren
Huvuddelen av foumlrsoumlken har utfoumlrts paring torr sand men foumlr att studera effekten
av vatten i sanden har foumlrsoumlk utfoumlrts aumlven med fuktig och vattenmaumlttad sand
Vid foumlrsoumlken med vattenmaumlttad sand packades foumlrst den torra sanden varefter
vatten fick fylla porerna i materialet genom paringfyllning underifraringn
70
Sondering
Foumlr att ge moumljlighet till jaumlmfoumlrelse mellan olika sonderingsmetoder och aumlven faring
klarhet i huruvida naringgon av de nu anvaumlnda metoderna aumlr oumlverlaumlgsen andra vad
gaumlller utvaumlrdering av friktionsmaterials egenskaper har i dessa undersoumlkningar
anvaumlnts tre olika metoder naumlmligen trycksondering enligt Jonell amp Nilsson AB
(Nilcon AB) manuell viktsondering enligt svensk geoteknisk standard och laumltt
hejarsondering enligt tysk standard DIN 4094 I denna artikel behandlas dock
enbart resultaten fraringn trycksonderingsfoumlrsoumlken som ovan naumlmnts
2Vid trycksonderingen anvaumlndes en pyramidformad spets (10 cm tvaumlrsnittsarea)
faumlstad paring en 20 mm staringng vilken drevs ned i foumlrsoumlksmaterialet med en manuellt
driven kedjedomkraft varvid det totala neddrivningsmotstaringndet registrerades
Vid dessa foumlrsoumlk har mantelfriktionen bedoumlmts vara saring liten att den kunde foumlrshy
summas
Resultat av trycksonderingsfoumlrsoumlk i torrt material
Sonderingsmotstaringndet har maumltts som totalmotstaringnd i kp och fraringn varje foumlrsoumlk
har erharingllits ett motstaringndsdiagram av den typ som visas i fig 3 daumlr man kan
se att motstaringndet naumlrmast sandytan var saring laringgt att det ej kunde registreras
Fraringn ca 10 cm djup oumlkar sonderingsmotstaringndet naumlra linjaumlrt till ca 50 cm djup
fraringn vilket djup oumlkningen aumlr mindre Detta kan delvis bero paring inverkan av manshy
telfriktion mot provbeharingllarens vaumlggar
Foumlr att kunna jaumlmfoumlra sonderingsmotstaringndet vid olika lagringstaumltheter i olika
material har valts att fraringn sonderingsdiagrammen ta ut sonderingsmotstaringndet
paring 45 cm djup daumlr upphaumlngningseffekten ej har observerats
Genom att i ett diagram (fig 3) ange det saringlunda erharingllna sonderingsmotstaringndet
som funktion av portalet vid respektive foumlrsoumlk finner man att det inte existerar
naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och portal foumlr de provade
materialen Det framgaringr tex att man vid portalet 0 60 i G 12-sand uppmaumltt ett
trycksonderingsmotstaringnd paring 150 kp medan Husbysanden gav ca 700 kp foumlr samshy
ma portal Denna stora skillnad aumlr anmaumlrkningsvaumlrd bl a daumlrfoumlr att dessa baringda
sandsorter aumlr taumlmligen lika med avseende paring kornstorleksfoumlrdelning Delvis
kan olikheten foumlrklaras av den naringgot houmlgre graderingskoefficienten och den
stoumlrre kantigheten hos Husbysanden
71
1750 --------~--------~-------~
~ bull --1700
gt E
---
1 ij c Q)
Cl
1650
l600L---------L----------------~ 0 50 700 150
Packningsarbete kpm I dm3
Fig 2 Samband mellan packningsarbete och densitet foumlr G 12-sand
Density of the tamped G 12 sand as a function of the compaction effort
700
72
8001--------~-------~---------
)( I X Test N205178
G 12-sand Yci = 1645 Vm1
e =Q611
600
Q
-le 500 _ 60a tl
bulloC 400
80 0
E V)
400OJ 300Cmiddot Sonderingsmotstaringnd kp a
O +C
~ 200
100
0 I-_____________________________ 050 a50 070 aao Q90 11)0
Ibull x Baskarpsand bull I O G 12- sand
IDmiddotn___+_---H--u_s_b_y_sa_n_d_______bull max
Portal e
Fig 3 Sonderingsmotstaringnd P t foumlr trycksonderingsmetod Jonen amp Nilsson AB sofu funktion av portalet Samshybanden gaumlller sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de tre materialen
The penetration resistance P st for the static peneshytrometer at 45 cm depth below sand surface as a function of the void ratio for the tested materials
73
De i diagrammet redovisade sambanden mellan portal och trycksonderingsmotshy
staringnd kan anges med foumlljande uttryck
log p st = a + b e1 (1)
daumlr Pst trycksonderingsmotstaringndet i kp
e portalet
ab materialkonstanter som faringr anses bero paring bl a jordens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Vanligen anses det foumlreligga ett samband mellan relativa lagringstaumltheten (D )r och sonderingsmotstaringndet antingen maumltt med trycksond eller med dynamisk
sondering I fig 4 har daumlrfoumlr gjorts en sammanstaumlllning av sonderingsmotstaringnden
fraringn 45 cm djup med den beraumlknade relativa lagringstaumltheten I figuren har ocksaring
inritats ett av Schultze amp Melzer (1965) publicerat samband mellan trycksondeshy
ringsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet
Aumlven i denna sammanstaumlllning finner man att det ej existerar naringgot samband
som aumlr generellt giltigt foumlr alla tre sandsorterna eller lika med det av Schultze
amp Melzer presenterade Saringt ex motsvaras ett spetsmotstaringnd paring 200 kp i G 12-
sand av ett paring 700 kp i Husbysand vid 100 relativ lagringstaumlthet Det aumlr ocksaring
intressant att notera att det vid foumlrsoumlken erharingllits oumlver 100 relativ lagringsshy
taumlthet vilket troligen sammanhaumlnger med metoden att bestaumlmma loumlsaste och
fastaste lagring
Av foumlrsoumlken har saringledes framkommit att det ej finns naringgot entydigt samband melshy
lan trycksonderingsmotstaringnd paring 45 cm djup och relativ lagringstaumlthet i torr packad
sand Det ligger naumlra till hands att tro att det ej heller i oumlvrigt skulle finnas naringgot
entydigt samband mellan trycksonderingsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet i
olika friktionsmaterial Man kan daumlremot konstatera att det foumlr en och samma
sandtyp finns en viss bestaumlmd relation mellan sonderingsmotstaringnd paring ett visst
djup och relativ lagringstaumlthet eller portal Detta foumlrharingllande skulle saringledes goumlra
det moumljligt att anvaumlnda trycksondering foumlr kontroll av tex paclmingsgraden i fyllshy
ningar En kalibrering med haumlnsyn till materialet blir dock noumldvaumlndig
74
800 +
J X I X
I I-
600 X
Cl X Baskarpsand- 1 O G 12-sandd Schultze Melzer 1 + Husbysand 11 ( 1965) C I Ibullo Il) 400
E --0 I IIl) 0
it f --ltIgt
11 C 0 0
V) +
200
oV
o~ 0
0--0
0 0 050 100 150
Relativ lagringsfaumlfhet Dr
Fig 4 Trycksonderingsmotstaringndet P t som funktion av relativa lagringstaumltheten D s r Correlation between the penetration resistance P t for the static penetrometer and the relative den- s sity Dr for the tested materials
75
Inverkan av vatten i sanden
De ovan redovisade resultaten haumlrroumlr fraringn foumlrsoumlk i torrt material vilket ju norshymalt ej paringtraumlffas i naturen Daumlrfoumlr utfoumlrdes ocksaring vissa foumlrsoumlk dels i vattenmaumltshytat material dels i fuktigt material som ovan naumlmnts
Foumlrsoumlken i vattenmaumlttad sand visade samma sonderingsresultat som foumlrsoumlken med sondering i torr sand med motsvarande portal
Eftersom effektivtrycket i jorden aumlr mindre i vattenmaumlttat material aumln i torrt material och friktionen mellan sondspets och sand blir laumlgre kan man foumlrvaumlnta att sonderingsmotstaringndet blir laumlgre i det vattenmaumlttade materialet Sannolikt aumlr detta fallet men skillnaderna aumlr saring smaring att de ej har framkommit vid dessa foumlrshysoumlk daumlr endast sonderingsresultatet ned till 45 cm djup anvaumlnts
I fig 5 redovisas resultatet av trycksonderingar i fuktig sand (vattenhalt 3 - 12 ) tillsammans med motsvarande kurvor fraringn foumlrsoumlken i torr sand Man finner att sonderingsmotstaringndet till foumlljd av kapillaumlrkrafterna i sanden oumlkat betydligt Saring tex oumlkade sonderingsmotstaringndet i Husbysand vid portalet e 0 80 fraringn ca 120 kp till ca 240 kp dvs med 100 Detta foumlrharingllande beaktas veterligt ej vid bestaumlmshyning av grundlaumlggningsnivaring eller tillaringtet grundtryck Maringnga har dock noterat hur sonderingsmotstaringndet minskar kraftigt vid eller naringgot oumlver grundvattenytan
Samband mellan inre friktionsvinkel och sonderingsmotstaringnd
Eftersom det ej var moumljligt att paringvisa naringgot direkt samband mellan sonderingsshymotstaringnd och sandmaterialens relativa eller faktiska lagringstaumlthet som var gemensamt foumlr alla de undersoumlkta sandmaterialen fortsattes foumlrsoumlken med beshystaumlmning av sandmaterialens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Inre friktionsvinkeln bestaumlmdes med hjaumllp av treaxliga tryckfoumlrsoumlk paring torr sand vid olika lagringstaumlthet hos resp material I fig 6 visas foumlrharingllandet mellan inre friktionsvinkeln tp d och porositeten efter konsolidering nc Inom de rmdersoumlkta porositetsomraringdena foumlr de tre sandtyperna aumlr sambanden mellan tpd och nc raumltshylinjiga Friktionsvinkeln var houmlgst foumlr Husbysanden (41 - 47deg) och laumlgst foumlr G 12-
osanden (31 - 36 ) bull
Genom att kombinera den ovan redovisade formeln (1) med ekvationen foumlr det raumlt-
76
800t----------------------------~
Torr Torr Baskarp- Husbysand sand
600
Q -le + Husbysand w =10-12 ~ )( Baskarpsand w=3-5 -0 C
bulli + -l)
400
0 +E
middot-l)
0) C
--Qj
-0 C 0 V)
200
x 0
050 060 070 080 090 100
Portal e
Fig 5 Vattenhaltens inverkan paring trycksonderingsmotstaringndet i Baskarp- och Husbysand
Comparison between the results from the static cone penetrometer tests in dry and moist sand
77
45
~
~ ~
~ -shyQ) -g-shy
40 i A
x Baskarpsand
o G 12- sand a ~
+ Husbysand
middot c
X
(J 0c
0 _
35 omiddot
~ -- O-Q)
--~
-
deg ~o
30 I-
30 35 40 45
Porositet efter konsolidering nc
Fig 6 Samband mellan inre friktionsvinkeln 4) d och porositeten n Inre friktionsvinkeln har bestaumlmts gen8m triaxialfoumlrsoumlk paring torrt material
Angle of internal friction 4)d for the three tested materials at different densities Results from triaxial tests
78
linjiga sambandet mellan inre friktionsvinkel och porositet farings nedanstaringende samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
c2 log P = c1 + (2)
tpd + c3
daumlr p = sonderingsmotstaringndet
= konstanterc1 2 3
inre friktionsvinkelnlf) d =
Exempel paring saringdana samband anges i fig 7 daumlr de beraumlknade sambanden redovisas tillsammans med erharingllna foumlrsoumlksresultat Som framgaringr av figuren finns det ej heller naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
i de haumlr tre undersoumlkta sandmaterialen utan friktionsvinkeln kan aumlndras utan att sonderingsmotstaringndet oumlkar Saringlunda erhoumllls paring 45 cm ajup ett spetsmotstaringnd av 200 kp vid en friktionsvinkel av ca 34deg i G 12-sand 39deg i Baskarpsand och 42deg i
Husbysand
Inverkan av jordens kompressibilitet
Till foumlljd av de erharingllna olikheterna bedoumlmdes det noumldvaumlndigt att i betraktelsen ta med aumlven materialens kompressibilitet Under en sista fas i undersoumlkningarna bestaumlmdes ocksaring sandmaterialens kompressibilitet m i cm2kp vid olika lag-v ringstaumltheter i den s k jaumlttekompressometern daumlr sanden kunde fyllas och packas paring samma saumltt som i oljefaten i vilka sonderingarna utfoumlrdes Kompressibiliteten har haumlr bestaumlmts paring grundval av den uppmaumltta sammantryckningen mellan lastshystegen 0 67 och 4 15 kpcm2 Som framgaringr av fig 8 framkom vid dessa foumlrsoumlk raumltlinjiga samband mellan materialens kompressibilitet och portalet i sanden Sambanden aumlr dock olika foumlr de tre sandsorterna Det visade sig att kompressishy
2biliteten var stoumlrst i Husbysanden (1 5 auml 4 0 middot 10-3 cm kp) och laumlgst i G 12-
sanden (0 6 auml 1 2 middot 10-3 cm2kp) Eftersom man kan foumlrvaumlnta att en houmlg komshy
pressibilitet skulle ge ett laringgt sonderingsmotstaringnd finner man haumlr foumlrklaringen till att det inte finns ett entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre
friktionsvinke1
Sedan det visat sig att sonderingsmotstaringndet ej heller var direkt och entydigt beshyroende av kompressibiliteten har flera foumlrsoumlk gjorts att erharinglla ett samband
79
8001---------~-------~--------+
x Baskarpsand
O G 12- sand
+ Husbysand
tJ c
bullt (
- 400 t----------+---l-----------+----J-----------4-1
E ( r c middot ltIl
tJ c
~
0
o--------------------------------10 35 40 45
Inre friktionsvinkel ltfgtd grader
Fig 7 Samband mellan inre friktionsvinkel och tryckshysonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de undersoumlkta materialen
Correlation between the static penetration resistance P st and the angle of internal friction
80
+
30t---------~----------------_-_____
gtltBaskarp sand OG 12-sand +Husby sand
-1
Q -le
u ~ 201----------1-----------+-+---------- E
X
Qmiddot-V) V) QJ
-shyQ E 0
~ 0r----------t-------------t-rr-----------1
00 _______________________________ a as a6 a1
Portal e
Fig 8 Samband mellan kompressibiliteten mv och portalet e
Relations between void ratios (e) and compressibility (m ) in cm2kp for the three tested materials v
81
mellan aring ena sidan sonderingsmotstaringndet och aring den andra naringgon funktion av jorshy
dens kompressibilitet och inre friktionsvinkel Ett saringdant samband visas i fig 9
och kan skrivas
p = 1 tg 23 4gt o 2 tg tp _ 4 6 ] (3)st 023 m [ tg 23 tp e
V
Sambandet gaumlller foumlr sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup i torr sand Som framshy
garingr av (3) aumlr det inte nog att enbart studera effekten av kompressibiliteten och
baumlrigheten paring sonderingsspetsen utan skillnaden i friktion mellan jord och
spets har aumlven faringtt beaktas Denna har uttryckts som foumlrharingllandet mellan en
medelfriktionsvinkel ( lfgt ) foumlr de tre sandtyperna vid olika lagringstaumltheter och 0
den uppmaumltta friktionsvinkeln vid aktuell taumlthet Friktionen mellan staringl och sand
har antagits vara 23 av aktuell friktionsvinkel i sanden
Summary
This paper describes some results from a laboratory investigation of penetration
resistance in cohesionless soils The investigation has been carried out in the
Soil Mechanics Division at the Royal Institute of Technology Stockholm and has
been supported by the Swedish Council of Building Research
The investigation included static penetration tests in three types of sand (Fig 1)
which were compacted to different densities in a cylindrical container The
penetrometer which is the most common type in Sweden is manufactured by
Nilcon AB and has a pyramidal point with a maximum cross-sectional area 2
of 10 cm
The test results show (Fig 3) that there is no unique relationship between the
penetration resistance at a certain depth and the void ratio in the sands As
shown in Fig 4 the normally assumed relationship between the penetration
resistance and the relative density D does not exist either r
As shown in Fig 5 the penetration resistance in moist sand was found to be
about twice the resistance in dry sand Other tests in saturated sand show that
there is no significant difference in the penetrometer resistance between dry
and saturated sand
82
+ 80 ~
+ +V
7 0 + X
X +
X v~
X60
~ Xc9-gr
~ 50 vO 0
___ ___~140
0 0 x Baskarp sand
30 o G 12-sand
+ Husby sand
20
1 0
I I040 02 06 08 10 12 14 16
Pst mv 10-1
Fig 9 Samband mellan trycksonderingsmotstaringnd P t kompressishybiliteten mv och inre friktionsvinkeln 4gt d 8
Correlation between static cone penetration resistance P t the compressibility mv and the angle of interna friction 8 4gt d
83
To study the effect of the internal friction and the compressibility of the sands
some additional tests were performed The angle of internal friction tp d was
taken from triaxial tests on dry sand and the compressibility m was taken V
from compressometer tests The results of these tests are shown in Fig 6
and 8
Since no unique relationships was found between the penetration resistance and
the angle of internal friction lf) d Fig 7 an attempt was made to find a correshy
lation between a combined function of tp d mv and the penetration resistance
Such a function is shown in Fig 9 and Equation (3)
Referenser
SCHULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol1 p 354-358 Montreal
85
ANVAumlNDNING AV TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING TYP NILCON VID GRUNDUNDERSOumlKNING
Professor Sven Hansbo Institutionen foumlr geoteknik med grundlaumlggning CTH
Inledning
JampW (AB Jacobson amp Widmark) har sedan 196 0 i sin konsultverksamhet anvaumlnt
trycksondering oumlverallt daumlr denna ansetts ekonomiskt konkurrenskraftig i foumlrshy
haringllande till alternativet viktsondering Firmans staumlllningstagande till foumlrmaringn
foumlr trycksonden har baserats paring att friktionen (eller kohesionen) mot sondshy
staumlngerna har foumlrsvaringrat och ibland resulterat i en felaktig tolkning av utfoumlrda
viktsonderingar jfr fig 1 a - b Det aumlr inte bara staringngfriktionens motstaringnd
mot nedpressning och vridning av sonden som daumlrvidlag har betydelse utan
ocksaring det ljud som uppstaringr laumlngs staumlngerna Detta ljud kan laumltt tolkas som ett
ljud fraringn sjaumllva sondspetsen och daumlrmed vilseleda borrningsledaren i hans beshy
doumlmning av jordart paring sondspetsnivaringn
Man kan konstatera att det raringtt en taumlmligen utbredd misstro mot trycksond av
typ Nilcon (f d Jonell amp Nilsson) En av anledningarna har varit att man med
denna trycksond ibland uppmaumltt saring stor mantelfriktion mot sondstaumlngerna att
spetsmotstaringndet blivit negativt ett foumlrharingllande som laumltt kan uppstaring naumlr totala
mantelfriktionen inte maumlts kontinuerligt utan endast punktvis (t ex paring varje eller
varannan meters djup) Dessutom aumlr det ofta svaringrt foumlr borrningsledaren eller
foumlr den som tolkar sonderingsdiagrammet att oumlverhuvudtaget avgoumlra mantelshy
friktionens storlek En ytterligare anledning till naumlmnda misstro aumlr att kaumlnsligshy
heten hos sonden inte aumlr tillraumlcklig vid de loumlsaste jordavlagringarna Okets
massa (15 alt 30 kg) verkar naumlmligen som en extra belastning paring sonden och
maringste vid en noggrann analys - liksom massan av paringskarvade sondstaumlnger -
adderas till det registrerade sonderingsmotstaringndet
Naumlr en ny utrustning introduceras aumlr det taumlmligen sjaumllvklart att man snart uppshy
taumlcker vissa barnsjukdomar Saringdana har ocksaring foumlrekommit paring Nilcons tryckshy
sond Bland dessa barnsjukdomar kan naumlmnas ofullkomligheter i kraftoumlverfoumlring
till skrivare (vissa glapp nollinjefoumlrskjutning) i djupregistrering (exempelvis
86
Kv 0---- Vi bull10
Fist gr smiddot middot AONJAumlR (ml G
5----
Lsk
L10---- lsk
25
15---- 50
7520----0 2J hv20cm
___ Skjuvharingllfasthet enl konmetoden vaumlnstra borrharinglet
25-- -- Skjuvharingllfasthet enlkonmetoden houmlgra borrharinglet m --e--- Sensitivitet enlkonmetoden vaumlnstra borrharinglet JW==t===t100
0 20 40 hv20cm---Q--- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrharinglet
Fig 1 a Jaumlmfoumlrelse mellan viktsonderingar i kvicklera (t o v) och normalshysensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshystaringnd mellan sondharinglen = 20 m Sonderingsmotstaringndet i kvickleran aumlr som framgaringr vaumlsentligt laumlgre aumln i den normalsensitiva leran
Comparison between weight-soundings in quick clay (left) and in clay with normal sensitivity The shear strengt in both cases approximately equal Distance between bore-holes = 20 m As can be seen the resistance to penetration in the quick clay is much lower than in the clay with normal sensitivity
87 Vb tt kPo(oreducerod I Vb
fv + 10 0 10 0 30 10 50 60 70 ~ 10
(mmy)L my0 F~~H~~fmiddot ~ -))1middot_Jw
ttvx u vx I ---r-vx -[ Il
~1--- Lt L vx middot--
i~ -- 11__-+---+--L vx
L vx sk kLvx
L vx 11gt++--+---t---llh-_ ___Lvx L vx
5 Lsk middot l -
L vx ll1----t---Lvx [(I L
I f--+-c+-L
]
II
L sk 11--11---
I I
iL
I ~
I
11gt--+-H-I middot1
10 I I
~
I -
I(
L Csk 111--+--+-c-++-i
I X~ I I _I
15---- L L sk 111--4---l--+l+--slc+--1 -I --_ II I ----I I
I )
St 13 1 +--i----20---- L 111---1-----+--++
I I ~
0 20 40 60 80 100 1Xl 11[) 11 11
25---- I
~
I
0 2 6 8 10 12 14 16 18 20kN I I I
~I _
I -3Q ____
I I I
I ~I
35----
---Q---- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrhoumllet (
-+- Skjuvhoumlllfasthet enl vingborr houmlgra borrhOumllet
I__ _ __ Sensitivitet enl kon metoden vaumlnstra borrhoumllet
40---shy ___ Skjuvharingllfasthet enlvingborr vaumlnstra borrharinglet
m 0 2 I 6 8 10 12 11 16 1 8 20 kN
Fig 1 b Jaumlmfoumlrelse mellan trycksonderingar i kvicldera (tv) och normalshy
sensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshy
staringnd mellan sondharinglen = 65 m Spetsmotstaringnden aumlr som framgaringr i
stort sett lika medan totala sonderingsmotstaringnden aumlr helt olika
Comparison between static penetrometer tests in quick clay (left)
and in clay with normal sensitivity Distance between bore-
holes = 65 m The shear strength in both cases approximately equal
As can be seen the point resistance is about the same whereas the
total resistance differs considerably
88
slirning mellan maumlttrissa och staringng) och i sjaumllva glappkopplingen till spetsen
(alltfoumlr kort slaglaumlngd och vakuumeffekter) Misstagen har emellertid underhand
raumlttats till och utrustningen fungerar nu i stort sett tillfredsstaumlllande Likvaumll
skulle man oumlnska sig en praktiskt anvaumlndbar och ekonomiskt konkurrenskraftig
trycksond daumlr man kunde maumlta dels motstaringndet mot sondspetsen direkt dels
friktionsmotstaringndet mot mantelytan paring en viss given laumlngd av sondstaringngen paring
viss given houmljd oumlver spetsen Kunde man dessutom vid spetsen bygga in yttershy
ligare registreranordningar tex portrycksmaumltare och gammaneutronsond och
faring hela resultatet utskrivet paring remsstans skulle man utan tvekan faring ett utomshy
ordentligt fint instrument foumlr kartlaumlggning av undergrundens tekniska egenskaper
Trycksondering ur konsultens synvinkel
Nilcons trycksond har trots de inledningsvis paringtalade bristerna visat sig vara
mycket anvaumlndbar i praktisk verksamhet - framfoumlr allt genom att den registreshy
rar sondmotstaringndet kontinuerligt Foumlrdelarna med metoden har blivit aumln mer
paringtagliga genom en mekanisering som eliminerat behovet av foumlrankringsanordshy
ningar moumljliggjort stoumlrre nedpressningskraft och medfoumlrt en kraftig rationalishy
sering i form av minskad undersoumlkningstid och reducerade kostnader Mekanishy
seringen har ocksaring medfoumlrt att inverkan av den personliga faktorn mer eller
mindre eliminerats
Vi kan alltsaring konstatera att trycksonden praktiskt-ekonomiskt i maringnga fall aumlr
oumlverlaumlgsen viktsonden som aumlr den naumlrmast jaumlmfoumlrbara sonderingsutrustningen
Hur ser man daring i dag paring moumljligheterna till en korrekt tolkning och aumlr dessa
oumlverlaumlgsna jaumlmfoumlrt med moumljligheterna vid andra sonderingsmetoder Som jag
naumlmnde inledningsvis raringder en viss skepsis gentemot trycksond av typ Nilcon
vilket bl a yttrat sig i att man i SGF s sonderingskommittes anvisningar - i de
fall trycksondering goumlrs - rekommenderat jaumlmfoumlrande viktsondering i ett
bestaumlmt antal borrpunkter Denna oumlvertro paring viktsonden aumlr foumlr mig garingtfull
och bottnar utan tvekan i en konservatism som trots paringstaringende om motsatsen
starkt praumlglar aumlven ingenjoumlrsfacket Det finns ocksaring en annan skola foumlr vilken
trycksonden aumlr naumlstan allena saliggoumlrande Av en nyutkommen bok av Sanglerat
(1972) framgaringr att man paring olika haringll i vaumlrlden bedriver en omfattande forskning
foumlr att kunna oumlversaumltta trycksonderingsresultaten till baumlrighets- och deformashy
tionsegenskaper Det foumlrefaller naumlstan som om man vill goumlra trycksonden till
ett universalinstrument med vilket man kan loumlsa alla geotekniska problem Foumlr
89
mig aumlr denna oumlvertro paring trycksonden lika oberaumlttigad som den tidigare paringtalade
misstron Trycksonden kan enligt min uppfattning aldrig bli annat aumln ett hjaumllpshy
medel - ett korrelationsinstrument - som goumlr det moumljligt att kartlaumlgga variashy
tioner i jordlagerfoumlljd och materialegenskaper inom en region med likartade
geologiska foumlrharingllanden De mera preciserade geotekniska egenskaperna likshy
som den detaljerade jordlagerfoumlljden maringste emellertid faststaumlllas med mera
sofistikerade metoder Trycksondering boumlr daumlrfoumlr alltid kombineras med andra
mera avancerade undersoumlkningsmetoder En direkt tolkning i stil med den som
anges av forskare och i laumlroboumlcker kan endast goumlras i saringdana fall daumlr de geoshy
logiska foumlrharingllandena aumlr ensartade och vaumllkaumlnda och daumlr egenskaperna hos inshy
garingende jordarter redan aumlr kaumlnda i foumlrharingllande till trycksonderingsresultaten
Kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd
En av metodens fraumlmsta foumlrdelar aumlr att den - jaumlmfoumlrt med andra sonderingsshy
metoder - starkt foumlrbaumlttrar moumljligheterna till kartlaumlggning av jordlagerfoumlljden
Detta skall haumlr illustreras med fyra exempel
Det foumlrsta exemplet aumlr haumlmtat fraringn en forskning utfoumlrd vid Chalmers tekniska
houmlgskola (jfr Hansbo S amp Torstensson B-A 1968) I samband haumlrmed gjordes
- vid sidan av trycksondering - en noggrann analys av jordlagerfoumlljden och de
geotekniska egenskaperna hos ingaringende jordarter i en deltaavlagring i Karlstad
fig 2 Som framgaringr kan man av sondmotstaringndet klart saumlrskilja graumlnsen mellan
det oumlvre lagret av organisk friktionsjord (haumlftiga kastningar i sondmotstaringnd) och
det undre lagret av mjaumlla (finsilt) - lera (ett lugnt foumlrlopp hos sondmotstaringndet)
oumlvergaringngen lerasandig mo naumlrmast oumlver fast botten aumlr ocksaring klart markerad
Den mjuka sonderingskurvan fraringn ca 15 till 30 m djup visar att jordlagren av
silt och lera aumlr homogena Mantelfriktionen aumlr som framgaringr houmlgre i den dyiga
leran aumln i den rena mineralleran (ca 3 - 5 kPa mot ca 1 kPa) Det framgaringr ockshy
saring att jorden ner till 15 m djup aumlr grovkornig (starkt varierande motstaringnd) och
mycket loumlst lagrad (laringgt medelmotstaringnd) De houmlga portal som uppmaumltts paring vissa
nivaringer i mon (finsanden) avspeglas klart i sondmotstaringndet Hade sonderingen utshy
foumlrts med viktsond skulle det - eftersom totala sonderingsmotstaringndet aumlr foumlrshy
haringllandevis lika genom hela jordprofilen - utan tvivel ha varit omoumljligt att avshy
goumlra de foumlrharingllanden som saring klart avspeglas i trycksonddiagrammet
Det andra exemplet aumlr haumlmtat fraringn riksvaumlg 15 mellan Karlshamn och Ronneby
0
5
10
15
20
Brungraring sandig mo med vaumlxtdelar
Brungraring mjaumllig mo med vaumlxtdelar
Brungraring dyig mjaumllig mo
Graring dyig lerig mjaumlla
Organisk
halt voldeglo
12 45 14 17 45 40 11 39 35 41 30 24 45 39 40
0
Kornstorleksfoumlrdelning Sonderinos-motstan11
vikt kN 20 40 60 80 100 0 25 50 75
( (
Densitet 3
tlm Vattenhalter
deglo 20 40 60
Portal SkjlNharingllfasthet
kPa 0 50 100
5
lf---+------+-+10
15
20
25 Graring dyig mjaumllig lera
25
E
g-300
s C
O
30 3 ~ 0
~ 06-02 mm mellansand 0 50 100 150
Sensitivitet
~ 02-006 mm grovmo ~ Vattenhalt Skjuvharingllfasthet en konfoumlrsoumlk
- lt006mmsilt bull bull Finlekstal -0--o- Sensitivitet enl konfoumlrsoumlk
Fig 2 Trycksondering utfoumlrd i en deltaavlagring Variationerna i spetsmotshystaringndet liksom storleken ger en god bild av jordlagerfoumlljden liksom av den oumlverlagrade sandens porositet
Static penetrometer test in a deltaic deposit The variation and magnitude of point resistance give a good picture of the soil profile as well as of the porosity of the top layer of sand
91
fig 3 Jordlagerfoumlljden karakteriseras haumlr liksom i oumlvrigt i Blekinge av oreshy
gelbundna vaumlxlingar mellan organiskt och oorganiskt samt mellan groumlvre och
finare material ofta med flera torrskorpebildningar orsakade av havets uppshy
repade transgression och regression Svaringrigheterna att tolka trycksonderingsshy
dio-rammet aumlr stoumlrre i detta fall aumln i foumlregaringende men kompletteras trycksonshy
deringen med provtagning paring vissa nivaringer - aumlven om detta sker i mindre utshy
straumlckning aumln som visas i figuren - faringr man som framgaringr en mycket klar bild
De vaumlxelvis foumlrekommande skikten av lera och mjaumllamo framtraumlder bl a tydshy
ligt Likasaring kan man klart urskilja att jorden mellan ca 5 5 och 8 m djup aumlr
mera homogen aumln i oumlvrigt vilket ocksaring framgaringr av provtagningen Den jaumlmshy
foumlrande viktsonderingen ger daumlremot smaring moumljligheter till en detaljerad tolkning
Det tredje exemplet - ocksaring det haumlmtat fraringn Blekinge naumlrmare bestaumlmt
kv Gaumlvle i Karlshamn - visar att man i de fall friktionen mot sondstaringngen kan
foumlrsummas faringr god korrelation mellan motstaringndet vid trycksondering och antashy
let vridna halvvarv vid viktsondering fig 4 Exemplet illustrerar ocksaring tvaring
icke ovanliga fel vid trycksonderingen Det ena felet bestaringr i att man efter varshy
je skarvning av sondstaringngen och lyftning av oket faringr ett tillfaumllligt oumlkat sondmotshy
staringnd Denna oumlkning kan bero paring portrycksfoumlraumlndringar i jorden under viloshy
pausen vid skarvningen och aumlr daring i och foumlr sig inte naringgot fel men den kan ocksaring
bero paring att sondstaringngen naumlr oket staringr i sitt oumlvre laumlge klaumlmmer mot sidan av
det foumlrborrade haringlet Motsatsen julgransform kan uppstaring om sondstaringngen
klaumlmmer mot sidan av haringlet naumlr oket staringr i sitt nedre laumlge Dessa klaumlmkrafter
kan undvikas genom att man anvaumlnder raka sondstaumlnger och ser till att sondshy
staringngen hela tiden loumlper lodraumltt utan att stoumlta mot haringlets vaumlggar Det andra
felet bestaringr i en nollinjefoumlrskjutning vilket framgaringr av att skrivararmen vid
skarvningarna (representerad i diagrammet av de paring varje meter aringterkommanshy
de horisontella linjerna) inte garingtt helt tillbaka
Det fjaumlrde och sista exemplet paring hur man med trycksondering kan bedoumlma jordshy
lagerfoumlljden aumlr haumlmtat fraringn Gaumlvle lasarett belaumlget paring en grusarings med svaringrforceshy
rat ytlager av sand och grus Med hjaumllp av trycksondering har det haumlr varit
moumljligt att lokalisera ett antal lerlinser eller lerlager under grundlaumlggningsshy
nivaringn fig 5 a - b Fig 5 a visar en jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och
sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr Fig 5 b visar ett trycksondharingl
kombinerat med provtagning 10 m fraringn sondharinglen i fig 5 a De stora och snabshy
ba variationerna samt storleken paring sondmotstaringndet visar att jorden inneharingller
92
Tr Vi ni =
o-(s)mmj L vx p~ m Mj
9 0 I m MJ
(gr)(I mMJ
5-
10-m
Fig 3
(rrv~)~j s IDi vx M I Mf(I)
Mjm MJ 100 19x 25
M I V LJ v L(mj) V L (mj)
V L ~j~ V L l
L mj L DJ L CD
mjM l
5 6 kN (l)s m Mn
Jfoumlnfoumlrelse mellan tryck- och viktsonderingsshyresultat i en finkornig skiktad jord Tolkningsshymoumljligheterna med avseende paring jordlagerfoumlljden aumlr som framgaringr vaumlsentligt baumlttre vid trycksonshydering aumln vid viktsondering
Comparison between static penetrometer test and weight sounding resistance in a fine-grained layered soil The possibility of interpretation with reference to the soil profile is obviously much better when using a static penetrometer than when using a weight sounding equipment
0--
s--
10--
15
20--m
93
Vb ~------------------~ st I
~~- + _10-+---+-+----+---+-+---+
Dy -l~~---+---l-+--1--1---+--j cmiddotJ -
G G Si -
I-
L~ -lnlr-=F=~c=--t--i--t---t---i I -
v ==-L2] - euJ-=lc---------+--t---t------1
(s)Si -llm-U~==l==-1--W
Li -
IL -- r7 77 7 - h
L -71-11----l--J--1--+----+---+--1---1
- ~ ~ -
L I gt I
I I _r
Sil -~t=t=t=t=~I~~~~ -= --(gr)S
-(s) Gr lot~2=plusmn4=plusmn6 =ai=~1o~J12=114k-N
I
f kPa ( oreducerad )
0 20 40 60 80
_
f
l --1--il---L---1
___~______ 0 20 40 60 8051
PRESSIOMETERMODUL Ep MPa
0246810
bull Sensitivitet (S 1)
enl vingborr
- Skjuvharingllfasthet tr)
Pf
enl vingborr
KRYPTRVCK Pt1 MPa GRANSTRVCK PI MPa
0 02 04 06 08 1 0
-_- I
I I Pt t ~
Fig 4 Exempel paring god korrelation mellan sondmotstaringnd vid trycksondering och antal vridna halvvarv vid viktsondering Den goda korrelationen sannolikt beroende paring att staringngfriktionen aumlr noll
Example of good correlation between penetration resistance and number of half-turns per unit penetration by weight sounding The good correlation probably due to the fact that the side friction is negligeable
94
--0
--5
--10
--15
--20
--25
grMmj M Lm vx
mj Ml (g) L(in) mj Ml vx mJ M f vx
L([)
L
(gr)s mL
Lm sm LMIT)
Ml v L(iJ)
ls M V L li v L [ _j
2 4 6 8 10 12 14 16 kN
0 2 4 6 8 10 12 14 16 kN 20 40 60 sek20cm middot m
fig a)
Fig 5
fig b)
Jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr i en oregelbunden aringsavlagring Trycksonderingen moumljshyliggoumlr i detta fall lokalisering av lerlinser (lerskikt) i sand- och grusshyavlagringarna Sondharinglet i fig b) belaumlget 10 m fraringn sondharinglet i fig a)
Comparison between static penetrometer tests and dynamic sounding type Pionjaumlr in an erratic esker The static penetrometer tests make it possible to locate clay lenses (layers) in the sand and gravel deposits The bore-hole in fig b) is situated 10 m from the bore-hole in fig a)
95
vaumlxelvis grovkorniga och finkorniga skikt Vi ser ocksaring hur man i b) faringtt vaumlsentshy
ligt stoumlrre totalt sondmotstaringnd aumln i a) men att spetsmotstaringndet i stort sett aumlr
lika Trycksonddiagrammen visar mycket klart laumlget hos de soumlkta lerlinsernalershy
lagren
Kartlaumlggning av jordarters geotekniska egenskaper
Som jag redan tidigare framharingllit boumlr en trycksondering om man vill naumlrmare
kartlaumlgga jordarternas geotekniska egenskaper kombineras med mera sofistikeshy
rade undersoumlkningsmetoder Det torde naumlmligen vara orealistiskt att foumlr prakshy
tiskt bruk bygga in i sjaumllva trycksonden alla de maumltanordningar som skulle beshy
houmlvas foumlr en korrekt analys Fraringgan aumlr om det oumlverhuvudtaget aumlr moumljligt att ta
haumlnsyn till alla de faktorer som paringverkar sonderingsresultatet Man behoumlver
bara peka paring saringdana faktorer som inverkan av neddrivningshastighet sensitivitet
i lera portrycksfoumlraumlndringar i silt och finsand stenar i sand och grus taumlttshy
liggande grovkornigare skikt i lera organiskt inneharingll etc foumlr att foumlrstaring hur
komplex tolkningen maringste bli Kombinerad med provtagning och direkt bestaumlmshy
ning av de geotekniska egenskaperna i faumllt och i laboratorium utgoumlr den emellershy
tid i praktiken ett utmaumlrkt och noumldvaumlndigt komplement En mycket omfattande
sammanstaumlllning av forskning och erfarenheter betraumlffande oumlversaumlttning av
spetsmotstaringndet foumlr olika trycksondtyper till skjuvharingllfasthet friktionsvinkel
etc har som naumlmnts gjorts av Sanglerat (1972) Den tolkning till skjuvharingllfasthet
som redovisas foumlr Nilcons trycksond maringste emellertid tas med stor reservation
och kan endast betraktas som oumlverslagsmaumlssigt korrekt foumlr lera av Goumlteborgsshy
typ Helt andra vaumlrden har ibland erharingllits foumlr lera inom andra regioner i
Sverige Man kan alltsaring konstatera att korrelationsfaktorn maringste bestaumlmmas
fraringn fall till fall Kaumlnner man korrelationsfaktorn har man daumlremot stora moumljshy
ligheter att goumlra en direkt oumlversaumlttning
Som exempel paring dessa moumljligheter vill jag bl a haumlnvisa till fig 2 daumlr den odraumlshy
nerade skjuvharingllfastheten uppenbarligen kan uttryckas som ca 120 av spetsshy
trycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna oumlvre graumlnsen) och fig 4
daumlr samma skjuvharingllfasthet aumlr ca 17 0 av spetstrycket (spetstrycket i
MPa = spets kraften i kN)
En aumlnnu baumlttre illustration till naumlmnda moumljligheter ges i fig 6 Trycksondeshy
ringen som i detta fall gjorts i en moraumlnlera i Lund har sedermera komplette-
Pr f Skr I+ 10 Tr il 0- F-Rii K
(s)m Mnl
mMnl flBI I iiJ
(m)Mnl
Mnl
Mnl 5-
Mnl
lTTENHALTERfrac34 0 20 o
PRESSIOMETERMODUL KRPTRYCK Pfl MPa Ep MPa GRANSTRVCK Pt MPa 0 4 8 12 16 20 q__ 05 10 1 5
t
~
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kN
10--m
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan resultat av trycksondering och pressiometerfoumlrsoumlk i moraumlnlera i Lund Spetsmotstaringndet avspeglar i stort pressiometershymoduler och graumlnstryck Comparison between results of static penetrometer and pressure meter tests in boulder clay in Lund The point resistance has good correlation with the pressure meter modulus and the critical pressures p1 and pfl
ltD 0-
97
rats med pressiometerfoumlrsoumlk och med belastningsfoumlrsoumlk Man ser att pressioshy
metervaumlrdena i stort sett avspeglar spetsmotstaringndet vid trycksondering oumlvershy
ensstaumlmmelsen aumlr mycket paringtaglig vad betraumlffar graumlnstrycken Pn och p1 En
analys visar att pressiometermodulen aumlr ca 2 (mera exakt 1 8 plusmn 0 7) ggr
spetstrycket att graumlnstrycken p1 aumlr O 2 (0 20 ~ 0 05) och Pn ca O 15
(0 14 plusmn 0 06) ggr spetstrycket Skjuvharingllfastheten bedoumlmd ur graumlnstrycket p1
och genom provbelastning av plattor med diametern 1 0 m blir i detta fall
ca 130 av spetstrycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna undre
graumlnsen) Helt andra relationer mellan spetstryck och pressiometervaumlrden
erharinglls emellertid i andra fall jfr fig 4
Sammanfattning
Trycksonden av typ Nilcon aumlr kanske fraumlmst genom sin kontinuerliga registreshy
ring av sonderingsmotstaringndet ett utomordentligt gott hjaumllpmedel foumlr kartlaumlggshy
ning av lagerfoumlljden i en jordprofil Foumlr bestaumlmning av jordens geotekniska
egenskaper boumlr den emellertid alltid kombineras med andra mera sofistikerade
metoder upptagning av ostoumlrda prover pressiometerfoumlrsoumlk faumlltvingborrning
etc Av spetstryckets och mantelfriktionens storlek kan man daumlrvid faring en god
uppfattning om de geotekniska egenskaperna hos den jord som aumlr belaumlgen mellan
provtagningsnivaringer och provtagningsharingl Metoden aumlr i sin nuvarande mekaniseshy
rade form rationell snabb och ekonomisk Direkt maumltning av spetstrycket och
mantelfriktionen skulle starkt foumlrbaumlttra metoden Det skulle ocksaring paring laumlngre
sikt vara oumlnskvaumlrt att aumlven kunna registrera portrycksfoumlraumlndringarna vid nedshy
drivningen och att resultaten skrevs ut paring rems stans
Summary
Experiences concerning the practical use of the Nilcon (previously Jonell amp Nilsson)
static penetrometer are presented It is shown that this penetrometer is an
extremely usable aid in locating various soil layers in a soil profile An advantage
in this respect of the Nilcon method is that the resistance to penetration is conshy
tinuously registered on a penetration diagram It is felt however that it should
not be used - unless combined with other more sophisticated investigations - to
classify the soils with respect to geotechnical data such as shear strength and
compressibility Such classification based only upon the results of penetrometer
98
tests can only be successful in regions with similar geological background
where furthermore the geotechnical data are lmown from previous experience
A proper combination of penetrometer tests and laboratory investigations and
also more advanced field investigations e g pressuremeter tests and field
vane tests is no doubt the easiest and best way - both from technical and from
economical aspects - to obtain the lmowledge of the subsoil required in modern
foundation engineering
The use of the Nilcon penetrometer is with its present mechanized form
rational quick and economic A direct registration of the point resistance and
of the side friction would strongly improve the method In a longer time
perspective it would be desirable to be able to register also the pore pressure
changes ltluring penetration and have the results printed on a tape recorder
Referenser
HANSBO S amp TORSTENSSON B-A 1968 Saumlttningar under oljecisterner
i Karlstad Vaumlg- och vattenbyggaren No 8 p 112-120
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice New York
99
0
ERFARENHETER FRAN TRYCKSONDERING
Teknologie doktor Torsten Kallstenius K-Konsul t
Kalibrering
En svensk specialitet aumlr och har redan fraringn boumlrjan varit sjaumllvregistrerande
sonder
De diagram oumlver spetsmotstaringnd - djup man faringr fram paring det viset blir mera detalj -
rika aumln diagram som ritas upp i efterhand efter borrningsprotokoll Denna deshy
taljrikedom har paradoxalt nog verkat foumlrsvaringrande foumlr trycksonderingens snabba
utbredning daring i boumlrjan maringnga geotekniker inte kaumlnde sig hemma med den specielshy
la typ av diagramtolkning man maringste laumlra sig
Naumlr vi i boumlrjan paring 1950-talet boumlrjade trycksondera med SGIs sonderingsmaskin
var foumlrsta intrycket att kontrasten i diagrammen mellan kohesionsjord och friktionsshy
jord var mycket tydlig och saumlkrare aumln vid viktsondering aringtminstone i Stockholmsshy
omraringdet (fig 1) och Goumltaaumllvdalen Vid utvaumlrdering av spetsmotstaringndet hade man
vissa problem med att spetsmotstaringndet vid smaring spetsdiametrar blev mycket litet
jaumlmfoumlrt med maumltnoggrannheten Foumlrsoumlkte man arbeta med stoumlrre spetsdiametrar
till samma staringngdiameter uppkom problemet med nollinjefoumlrskjutning Det kunde
konstateras att en spets med stor diameter blev mycket kaumlnslig foumlr det statiska
tryck som foumlrelaringg i haringlrummet ovanfoumlr spetsen Detta tryck kunde variera mel-
lan vakuum och houmlga oumlvertryck
Vid anvaumlndning av tung borrvaumltska ovanfoumlr spetsen var det moumljligt att faring sjunkshy
ning utan registrering av spetsmotstaringnd Trycktillstaringndet kan verka saringvaumll saumlnkanshy
de som houmljande paring spetsmotstaringndet vid stora spetsar om spetsmotstaringndet maumlts
paring hela spetsen (fig 2)
Foumlrharingllandena kring spetsen paringverkar spetsmotstaringndet ocksaring paring andra saumltt
Friktionen mot staringng eller mantel ger en nedaringtriktad kraft som kan oumlka total -
trycket i jorden vid spetsen och daring ocksaring oumlkar spetsmotstaringndet Porvattenstroumlmshy
marna kring spetsen kan paringverka saringvaumll spetsmotstaringndet som mantelmotstaringndet i
naumlrheten av spetsen
JL
L
L
vl
Msl
Msl
0 TJAringLE
1
100
2
i 9 I
crk
v1 I
9 I I I
9 I I I I I I I
q I
3 Mpm20 ttm3 20 40 60 80 degw
Fig 1 SGI maskinsonderingsdiagram Sollentuna Spets 0 25 mm mantel 25 mm
Diagram of the SGI Sounding Machine Sollentuna Point diameter 25 mm sleeve 25 mm
101
H ) H = STATISKT TRYCK FRAringN JORDEN
= STATISKT TRYCK UPPIFRAringN MOT SPETSEN
Lp
PORVATTENSTROumlM
U = (TIDEN)
KAN VARIERA MELLAN - 1 OCH H) VAumlTSKA
UPPAringTRIKTAD MANTELKRAFT = Mu UPPAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Su
~--- ~
Ps =llmiddot(tpmiddotLp 116ml + 11P2(cf+Uls (6ml-
- qh 1 ( lt6micro2- hr2 l ~-- _
NEDAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Sn
Ps = Su + Mu - Sn
Fig 2 Faktorer som paringverkar spetsmotstaringndet vid trycksondering
Factors influencing point resistance at penetration testing
102
Sk loumlseggsbildning kan paringverka sonderingsmotstaringndet Loumlseggsbildning innebaumlr
att jord haumlftar vid spets eller mantel och daumlrvid oumlkar dess verksamma tvaumlrsnittsshy
yta
Vid olika tillfaumlllen har trycksonderingsdiagram kunnat tolkas och jaumlmfoumlras med
skjuvharingllfasthetsbestaumlmningar Fig 3 visar naringgra exempel paring kalibreringar
Av maumlttekniska skaumll aumlr spridningen stoumlrst vid smaring spetsmotstaringnd Varierande
portryck aumlr en trolig huvudorsak till spridningen Portrycket har i lera konstashy
terats oumlverstiga 1 bar ( ~ 10 Mpm2) vid nedpressning av en staringng (jfr Kallsteshy
nius amp Wallgren 1956 fig 8a-b) men kan ocksaring vara avsevaumlrt laumlgre beroenshy
de paring dilatans och permeabilitet hos jorden Specifika trycket paring spetsen har i
allmaumlnhet varit houmlgre aumln vad som skulle kunna kalkyleras utan haumlnsyn till de
makrogeotekniska foumlrharingllandena Naumlr spetsdiametern oumlkar relativt staringngdiameshy
tern minskar det specifika trycket Oumlkad mantellaumlngd oumlkar det specifika trycket
Roterande staringng minskar spetsmotstaringndet
Diagramtolkning
En faktor som verkat foumlrdroumljande paring utnyttjandet av trycksonderingstekniken i
Sverige har varit bristen paring vaumlgledning naumlr det gaumlllt att tolka diagrammen Haumlr
behoumlvs kunskap om de maskinella och drifttekniska faktorerna erfarenhet av
diagram i olika lagerfoumlljder och viss tolkningsskicklighet Tolkning av trycksonshy
deringsdiagram faringr en viss likhet med tolkning av flygbilder Man kan ta haumlnsyn
till maringnga olika faktorer (fig 4)
Regelbundna hack i kurvorna med t ex samma intervall som skarvstaumlngernas
laumlngd tyder paring att skarvningsfoumlrfarandet portrycket eller den fria staringngvikten
har paringverkat resultaten
Spetsmotstaringndets storlek kan antyda fasthet om det aumlr mycket houmlgt och loumlshet
om det aumlr mycket laringgt men man kan inte utan vidare paringstaring att det gaumlller en viss
jordart Fig 4 antyder vissa tolkningselement som man kan ha nytta av Man
maringste laumlgga maumlrke till att alternativa tolkningar aumlr moumljliga saringsom figuren antyder
Fig 5 visar tvaring mycket lika trycksonderingskurvor i moraumlnlera daumlr man i det ena
fallet har ett gyttjeskikt som endast kan urskiljas genom en naringgot jaumlmnare kurvdel
lttk Mpm2
4+---~---~Nc20
3 EV
2 +------middot -~
Nc
4 8 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERABAringLSTA SPETS C40MM MANTEL 40MM
o----------25 4 CM SPETSD I AMETER
103
((k Mpm2
LOumlS
8
6
4
2
e
E
e e
bull el
5 10
15
Nc =18
20 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERAJAumlRVA SPETS I 25 MM MANTEL 25 MM
lt9-----+----1--e= 1 200 400 BAR
SPETSMOTSTAringNO
SGI SONDERMASKIN I LERAAGNESBERG SGI SONDERMASKIN KALIBRERING I SAND INVERKAN AV OLIKA SPETSAR VID SPETS l25MM MANTEL 25MM SAMMA STAringNG
crk Mpm2 Nc =18
8
6
4
2
Cl
e Cl
e
e
bull
e e e e
bullf vbull bullbull
5 10 15 20 BAR SPETSMOTSTAringND
NILCON TRYCKSOND I LERA JAumlRVA
10 CM2 SPETS
Fig 3 Naringgra kalibreringar av svenska trycksonder
A few calibration tests of Swedish penetrometers
A
J
DJUP
104
50
F
E
)
A = TORRSKORPA I LERA
B = MARKYTA MED FRIKTIONSJORD C = LERA GYTTJA ELLER LOumlST LAGRAD SAND
D = FYLLNING AV SAND ELLER GYTTJA
SPECIFIKT SPETSMOTSTAringND 100 150
G---===i==
E = MEDELFAST LAGRAD SILT SAND GRUS ELLER TORV (KOMPRIMERAD)
F = FAST LAGRAD SILT SAND ELLER GRUS G = FAST LAGRAT GRUS ELLER MORAumlN H = FOumlRSTADIUM TILL MORAumlN J = KONTRASTRIK LAumlTTOLKAD KURVA
K = KONTRASTFATTIG SVAringRTOLKAD KURVA L = OumlVERGAringNG POSTGLAC IAL - GLACIAL LERA
~ l r
STEN
STAringNGSKARVNING VID OLIKA MASKINER OCH OLIKA SILTJORD
Fig 4 Exempel paring tolkningselement vid trycksondering
Examples of interpretation elements in penetration testing
My my M
mMnl
Mnl
m Mnl
G Mnl
mMnl
Fig 5
w
T
St
Mj
T
G
Fr
Fig 6
105
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Malmouml 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Malmouml (Southern Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Skutskaumlr 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Skutskaumlr1 (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
106
Fig 6 visar ett liknande fall daumlr gyttjan givit laumlgre och jaumlmnare spetsmotstaringnd
Torven kunde lika gaumlrna ha tolkats som friktionsjord eller torrskorpelera
I maringnga fall aumlr det laumlmpligt att fraringngaring den tolkningsteknik man aumlr van vid fraringn
viktsonderingen Man kan inte utan vidare skriva Ko (oorganisk kohesionsjord)
eller Fr (friktionsjord) Oftast kan man goumlra jaumlmfoumlrande studier av olika diagram
tagna paring ett visst omraringde och daumlrvid urskilja vissa typiska diagramdelar Fig 7
visar exempel paring en saringdan tolkning daumlr man har faringtt hjaumllp av intilliggande diagram
och av gles provtagning foumlr uttolkningen som annars varit mycket svaringr att goumlra
Observera att mantelmotstaringndets (M) genomsnittsvaumlrden delvis oumlverstiger uppmaumltshy
ta totalmotstaringnd Man har haumlr bl a foumlrsummat staringngviktens inflytande
En viss kaumlnnedom om geologiska tolkningselement somt ex torrskorpa av lera
oumlvergaringng mellan postglacial och glacial lera och svallade skikt ovanfoumlr botten -
moraumln underlaumlttar tolkningen Man har ocksaring stor nytta av att i tabellform som
ansluter sig till ett omraringdes koordinater i plan ange trycksonderingsresultaten
foumlr att faring baumlttre oumlverblick
Tolkning av trycksonderingsdiagram skulle kunna underlaumlttas om man beaktar
kompletterande iakttagelser En saringdan iakttagelse aumlr mantelmotstaringndets tillvaumlxt
med djupet Antingen observerar man det totala motstaringndet mot sondstaringngen
eller ocksaring infoumlr man en saumlrskild maumltmantel daumlr delmotstaringndet bestaumlms (jfr
andra artiklar i denna publikation) Relationen spetsmotstaringnd - mantelmotstaringnd
har i Vaumlsteuropa anvaumlnts som tolkningshjaumllp
En annan god hjaumllp aumlr att avlaumlsa portryckets permeabilitetens eller spetsmotshy
staringndets aumlndring med tiden Variationer antyder finkornig jord Man skulle slutshy
ligen kunna jaumlmfoumlra resultaten vid statisk maumltning i form av belastnings- och
avlastningsfoumlrsoumlk med kinetisk maumltning (
Behov av forskning
Fig 8 visar vissa faktorer vid trycksonderingsspetsar som behoumlver utredas
typiseras och standardiseras Man skulle i en framtid ha nytta av att sortera
upp moumljligheterna mera komplett Omedelbart boumlr man soumlka aringstadkomma en
provisorisk standardisering och typisering enligt foumlljande
L A
a =gt a
C
C
HAringL 72
50
--middot--
107
BAR 100
----
HAringL 77
D
A = FASTA YTLAGER AV TORRSKORPELERA
B = FAST LAGRADE SKIKT AV LERA MJAumlLA ELLER MO
C = NAringGOT LOumlSARE SKIKT AV LERAMJAumlLA OCH MO
D = FAST LAGRADE BOTTENSKIKT SANNOLIKT FRIKTIONSJORD
Fig 7 Trycksonderingsdiagram fraringn Mjoumllby 10 cm2 spets typ Nilcon
50
Penetration-test diagrams from Mjoumllby (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
BAR
BENAumlMNING
SKARVSTAringNG
MAumlT MANTEL
EVENTUELLT ROumlRELSEORGAN
MAumlTSPETS
108
KRAFTMAumlTNIN
f PORTRYCKSMAumlTNINGJ r(EVENTUELLT )
kPERMEAlLITET) a
ATT KLARLAumlGGA
STAringNGDIAMETER
OumlVERSKJUTANDE MANTELLAumlNGD
MAumlTMANTEL ELLER EJ
MANTELLAumlNGD
MANTELD I AMETER
EVENTUELLT AVSTAringND MELLAN SPETS OCH MAumlTMANTEL
VAumlRDET AV KRAFT ROumlRELSEMAumlTNING VID STATISKT PROV
EVENTUELL SPETSMANTEL
SPETSDIAMETER
SPETSVINKEL
VAumlRDET AV PORTRYCKSshyOCH ELLER PERMEABILITETSMAumlTNING
Fig 8 Spetsen som forskningsobjekt
N eed of research concerning the penetrometer point
Uppdelning i typldasser
Spetsformen
109
Maumltmantelformen och mantelns laumlge
Staringngdiametern
Arbetshastigheten
Foumlr detta behoumlvs vissa utredningar och vaumlgledande foumlrsoumlk
Forskning foumlr diagramtolknin_g_ boumlr syfta till att bygga upp en bank av tolknings -
element foumlr jordarter och geologiska profiler daumlr man beaktar enbart spetsshy
motstaringnd enbart mantelmotstaringnd enbart E-modul eller enbart permeabilitet
men ocksaring beaktar relationer mellan dessa variabler Man bygger laumlmpligen ut
systemet gradvis och boumlrjar med spets - och mantelmotstaringnden Arbetet boumlr paring
laringng sikt syfta till en handbok i diagramtolkning
Man vill helst kunna omsaumltta trycksonderingsresultat till praktiskt anvaumlndbara
geotekniska upplysningar Daring boumlr man frac12alJ~~ och statistiskt utvaumlrdera tryckshy
sonderingens korrelationer till skjuvharingllfasthet kompressibilitet E -modul paringlshy
baumlrighet och plattbaumlrighet Sannolikt kan man haumlr faring anvaumlndbara naumlrmevaumlrden i
varje fall foumlr oumlversiktliga bedoumlmningar Foumlr aumlndamaringlet behoumlvs ett stort antal
case records
Trycksondering foumlrekommer i stor utstraumlckning framfoumlr allt i Centraleuropa
och Vaumlsteuropa Behovet av forskning kan inte skaumlligen helt ldaras av ett saring litet
land som Sverige Mycket borde kunna utvinnas av ett organiserat internationellt
samarbete och daumlr boumlr man satsa forskningsmedel Varingr geologi aumlr dock i vissa
fall speciell och fordrar insatser ocksaring av oss sjaumllva
Slutkommentar
Avslutningsvis kan den uppfattningen framfoumlras att trycksonderingen har stora
moumljligheter att ge god och billig information om geotekniska foumlrharingllanden Den
aumlr vaumll vaumlrd att satsa forskningsmedel paring Det kan antas att utvecklingen haumlr i
landet kommer att leda till tre olika slag av trycksondering
1 Den stora maumlngden av sonderingar kommer laumlmpligen att klaras med snabbt
och billigt arbetande spetsmotstaringndsmaumltande sonder som ger diagram ungeshy
faumlr av den typ som maskinsonderingen nu ger
110
2 Som rutinsondering i varingra vanligaste loumlsa till medelfasta jordlagerfoumlljder
kommer man ocksaring att anvaumlnda elektroniska sonder med moumljlighet att
bestaumlmma spetsmotstaringnd och motstaringnd mot en saumlrskild maumltmantel Trolishy
gen kommer kompletterande bestaumlmningar att foumlrekomma i en del sonder
daring man har goda moumljligheter att aringstadkomma detta elektroniskt vid en och
samma neddrivning
3 I fastare lagring kommer man kanske att ha behov ocksaring av naringgon utlaumlndsk
metod som utvecklats foumlr anvaumlndning i foumlrborrade haringl
Summary
Self-recording penetration tests area Swedish speciality since the end of the 1940s
The diagrams contain much information but one must learn how to interprete them
Diagrams from calibration tests with the SGI Sounding Machine and the Nilcon
Penetrometer are shown Most specific point resistances are higher than calculated
theoretically Skin friction and speed of penetration must influence Values scatter
much in soft clays Variable pore-water pressure and low apparatus-sensitivity for
great penetration force also affect the results Penetrometer points must not have
diameters much larger than that of the extension rods
Some diagrams difficult to interpret are shown
Future research and further studies in Sweden should concentrate on~
1 Standardization of a few principles of penetration testing
2 Preparation of a handbook for evaluation of penetrometer diagrams
3 Testing out correlations between point resistance - skin friction in the first hand and possibly also pore pressure and stress-strain relationships
4 International collaboration
5 Direct correlation of test values to practical engineering data
Referenser
KALIBTENIUS T amp WALLGREN A 1956 Pore water pressure measurement
in field investigations R Swed Geot Inst Proc No 13
0 0
PAGAENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGS-
UTRUSTNING I SVERIGE
113
UTVECKLING AV BORROS TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING SAMT DATAshyREGISTRERING AV RESULTAT FRAringN FAumlLT- OCH LABORATORIEUNDERshySOumlKNINGAR
Direktoumlr Arnold Haumlgby Borros AB
Nedan ges en beskrivning av hur Borros AB som konstruktoumlr tillverkare och
foumlrsaumlljare av geoteknisk utrustning ser paring trycksonderingen som en framtidsshy
metod vid geotekniska undersoumlkningar Eftersom Borros sjaumllv ej utfoumlr geotekshy
niska undersoumlkningar maringste bedoumlmningarna ske helt efter det intresse som
varingra kunder visat foumlr varingrt utvecklingsprogram Givetvis begraumlnsas ocksaring beshy
doumlmningen till de moumljligheter Borros har att kunna uppfylla de oumlnskningar som
framstaumllls
Foumlr ca 10 aringr sedan skaffade Borros en hollaumlndsk trycksond med mekanisk
kraftoumlverfoumlring fraringn spetsen upp till markytan daumlr man kunde avlaumlsa trycket
mot spetsen paring en maumltklocka Under loppet av 4-5 aringr gjordes sedan sporadiska
borrningar med denna utrustning i de svenska jordarna i samarbete med varingra
kunder foumlr att ge en uppfattning om vilka resultat denna metod kunde ge Vi
fann under denna tid att metoden saumlkerligen kunde ha stort geotekniskt vaumlrde
Vi fann dock att maumltapparaten ej var tillraumlckligt noggrann foumlr sitt aumlndamaringl och
att den inte var tillraumlckligt rationell att arbeta med Borrningarna blev med
andra ord foumlr dyra Foumlr att raringda bot paring detta konstruerade vi en helt annorlunshy
da maumltutrustning som haumlr skall beskrivas
Fig 1 visar sjaumllva maumltinstrumentet som har fyra maumltomraringden med vars hjaumllp
man kan registrera krafter som paringverkar maumltspetsen Den kaumlnsligaste skalan
kan registrera en kraft av O 1 kg cm 2 foumlr en naringl roumlrelse av 1 mm och den groumlvs -
ta skalan en kraft av 4 kg cm 2 foumlr en naringlroumlrelse av 1 mm Eftersom naringlen kan
roumlra sig 100 mm saring blir maumltomraringdet i det foumlrsta fallet 01 - 10 kgcm2
och i
det senare fallet 4 - 400 kgcm2 raumlknat paring den maumltspets som vi idag har i
lager Sjaumllva instrumentet aumlr ej bundet till dessa maumltomraringden utan kan anvaumlnshy
das foumlr maumltning av snart sagt alla storlekar av tryck
114
Fig 1 Registrerande maumltinstrument typ Borro
Recording unit type Borro
115
Det som haumlr beskrivits gaumlller endast den maumltspets som idag finns i lager Oumlnskas en maumltspets foumlrt ex max 10 ton blir maumltomraringdet 125 - 1000 kgcm
2
oumlver de fyra olika skalorna Kostnaderna haumlrfoumlr aumlr desamma men kaumlnsligheshyten blir betydligt mindre aumln foumlr den foumlrra spetsen Skulle intresset daumlremot vara att maumlta tex max 1 ton blir maumltomraringdet 0025 - 100 kgcm
2 I detta
senare fall blir givetvis kaumlnsligheten stoumlrre aumln foumlr normalspetsen
Maumltspetsen (fig 2) har ett cirkulaumlrt tvaumlrsnitt av 10 cm2 och en spetsvinkel av 60deg Den aumlr helt sluten och aumlr taumlt mot saringvaumll vatten som jord Den har ej naringgra roumlrliga delar och den maumlter enbart jordens tryck mot den koniska spetsen
Fig 3 visar det enklaste saumlttet att driva ner maumltspetsen i jorden naumlmligen med hjaumllp av en vevdomkraft som kan ge ett tryck av 4 ton Trycket mot spetshysen registreras paring instrumentets mm-rutade papper (torrnaringlsmetoden) genom att naringlen roumlr sig i rak linje fraringn vaumlnster till houmlger Spetsens laumlge i djup marshykeras genom papperets roumlrelse som kan varieras med 110 eller 1100 dvs 1 m roumlrelse av spetsen kan antingen ge 10 cm eller 1 cm roumlrelse av papperet Man kan under borrningens garingng goumlra anteckningar paring papperet med vilken penna som helst Naumlr borrningen aumlr klar kan protokollet kopieras i oumlnskat antal paring tex en Xerox-apparat Den dyrbara uppritningen kan saringledes undvikas Naringgra foumlrskoumlningar av protokollet som ibland sker vid uppritningen blir saringshyledes omoumljliga att goumlra
Vill man ha stoumlrre nedpressningskraft aumln 4 ton finns det motordrivna hydraushyliska domkrafter med en kapacitet av upp till 30 ton i lager
Vid ett besoumlk av professor De Beer fraringn Belgien sommaren 1972 diskuterades sondutrustning ingaringende och flera synpunkter erhoumllls Bl a har besoumlket mynnat ut i nykonstruktion av en spets som haumlr skall beskrivas mera i detalj
Spetsen har liksom tidigare en konvinkel av 60deg men tvaumlrsnittsarean aumlr 10 cm2 paring en laumlngd av 1 m oberoende av om friktionsmaumltning skall ske eller ej Skall friktionsmaumltning ske boumlr maumltkroppen foumlr denna maumltning vara placerad 05 m ovanfoumlr spetsen och den boumlr vara mellan 100 och 300 cm2 Den stora differensen torde bero paring olika oumlnskemaringl Eftersom maumltkroppen har ett tvaumlrshysnitt av 10 cm2 blir maumltkroppens omkrets ca 112 cm och dess laumlngd ca 9-27 cm
Fig 2 Maumltspets
Penetrometer point
Fig 3 Handdriven trycksonderingsshyutrustning
Hand-operated penetrometer equipment
J--1 J--1 a
117
Om man vaumlljer den kortare maumltkroppen faringr man en orolig maumltkurva som
registrerar tunna skikt av jordarter med annan friktion Vid den laringnga maumltkropshy
pen faringr man en lugnare kurva som ej saring starkt markerar de tunna jordlagren
Det aumlr aumlven bekant att neddrivningshastigheten aumlr av stor betydelse En neddrivshy
ningshastighet av 1 m per min har visat sig laumlmplig Det kan kanske anses att
denna relativt laringngsamma neddrivningshastighet skulle staumllla sig dyrbar men saring
aumlr icke fallet Under foumlrutsaumlttning att undersoumlkningen skall ske med kontinuerlig
neddrivning och s k flygande skarvning av borrstaumlngerna saring tar neddrivningen
av ett normalt borrharingl icke mer aumln 10-20 min
Ytterligare en omstaumlndighet som kanske inte paringverkar sjaumllva borrningen men
vaumll dess bedoumlmning aumlr skrivarnaringlens hastighet oumlver papperet En alltfoumlr snabb
skrivarnaringl goumlr laringnga hastiga utflykter oumlver papperet och registrerar onoumldigt
smaring hinder foumlr provspetsen En alltfoumlr laringngsam skrivarnaringl hinner icke med att
registrera vaumlsentliga hinder saringsom tunna lager av sand eller lera Vi har funnit
att en hastighet paring skrivarnaringlen av 5 cm per sek aumlr laumlmplig foumlr att ge en laumltt
laumlsbar registrering av foumlrloppet
Som synes aumlr det angelaumlget att snarast standardisera ovannaumlmnda maringtt och foumlreshy
teelser naumlr det gaumlller sjaumllva maumltspetsen och foumlrfarandet vid sonderingen Om
detta ej sker kan utvecklingen inom geotekniken komma in paring felaktigt sparingr
som aumlr till skada foumlr verksamheten Naringgon standardisering av saumlttet att maumlta
sjaumllva trycket eller friktionen oumlnskas ej ej heller saumlttet att foumlra upp dessa maumltshy
vaumlrden till registreringsapparaten Naturligtvis boumlr kraven paring sjaumllva maumltnogshy
grannheten anges i en standard laumlmpligen daring i form av en viss -sats av det
totala trycket mot maumltkropparna
Eftersom trycksondering i den haumlr noggranna formen knappast utfoumlrs i Sverige
idag aumlr det moumljligt att maumltutrustningen aumlr en smula dyr och komplicerad foumlr
att anvaumlndas endast till detta aumlndamaringl Det kan emellertid antas att databehandshy
ling av erharingllna resultat fraringn saringvaumll faumllt som laboratorier inte ligger saring saumlrskilt
laringngt framfoumlr oss Av denna anledningen har firman konstruerat ett instrument
som kallas GEODATAPLOTTER fig 4 Med detta instrument kan ett visuellt
protokoll i A4-format uppritas med hjaumllp av en specialkonstruerad multi-skrishy
vare med sifferkodifiering av samtliga standarduppgifter i protokollets huvud
och 2-siffrig kod foumlr alla iakttagelser under sonderingen Samtidigt som detta
118
Fig 4 Geodataplotter Instrument foumlr registrering av geotekniska faumlltshydata
Geodata plotter Instrument for recording geotechnical field data
119
sker kan via en kabel ansluten till instrumentet alla dessa uppgifter antingen
oumlverfoumlras till en 8-haringls remsstans i faumllt eller direkt till en datacentral via
MODEM-utrustning ansluten till telefonlinje Foumlr att ett saringdant instrument
skall vara ekonomiskt foumlrsvarbart har det konstruerats saring att praktiskt taget
all slags sondering kan registreras paring det saumltt som haumlr naumlmnts
Fig 5 a-f visar sex protokoll oumlver naringgra av de vanligaste undersoumlkningsshy
metoderna som i foumlrsta hand kommer att kunna registreras med detta
instrument
a trycksondering
b viktsondering
c hej ar sondering
d jord-bergsondering
e vingborrning
f inklinometermaumltning
Hur kan denna nyi metod foumlr try_cksonderh1g__g-0ras ekonomiskt anvaumlndbar
I dagens laumlge fraringgas fraringn flera haringll efter utrustningar som kan hanteras endast
av en man Foumlr naumlrvarande finns saringvitt bekant inga bestaumlmmelser som
hindrar att en man arbetar med motorsaringg eller koumlr traktor Daumlrfoumlr tror jag
inte att det aumlr foumlrbjudet att saumlnda endast en man i faumllt foumlr att goumlra en borrning
I varje fall aumlr detta riskfritt saring laumlnge det finns annan arbetande personal inom
houmlr- och synharingll Man kan daumlrfoumlr konstruera en rad enmansmanoumlvrerade utshy
rustningar varav haumlr skall beskrivas detaljer som houmlr till en saringdan utrustning
med vars hjaumllp en trycksond av den typ som haumlr beskrivits skall kunna manoumlvshy
reras av en man
Fig 6 visar en domkraft med vilken en man paring hydraulisk vaumlg kan trycka ner
en borrstaringng i jaumlmn takt till oumlnskat eller moumljligt djup Hydraulmotorn driver
samtliga friktionshjul som alla aumlr staumlllbara och placerade i zick-zack saring att en
varierande staringngdiameter icke kan skada borrstaringngen genom onormalt valsshy
tryck Denna domkraft aumlr placerad laumlngst fram paring dragstaringngen till en enaxlig
slaumlpvagn som kan kopplas till en vanlig jordbruks- eller skogstraktor foumlrsedd
med naringgon form av stoumlrthytt
~ N
s 11 i
a) Trycksondering
om~ oo 00100 1m mm oo mm 1m 1m 1
o--
151--
221-+-1+-H--t-H-l -middot+--++++-+--middot-
~-1J++i-l++++t+middotmiddotfi-+H
Static penetrometer sounding b) Viktsondering
Weight sounding c) Hej arsondering
Dynamic sounding
Fig 5 a-c Exempel paring olika diagram som kommer att kunna uppritas av geodataplottern
Examples showing diff erent diagrams which will be recorded by the geodata plotter
--
1-1 Ni 0
ltI
+ prrk~ 10deg 20deg 30deg
tmiddot-tmiddotmiddotmiddotjmiddotmiddotl--1middot-I
i-1-t - -1--
4 -t-t-t---t--7-JH t-middot-~-t-l- l- -l-middotlmiddot-J--1-l-+ +-1--1~-1-
5 i--+--1-4-+-+--t- 1--+~1- +-+ -1
6-- 1middot---- 1-t-
H-t
H-r-1+
9---l--+--4-+- H-+t--101--1--t- lmiddot-+-1-1
ll-1---1-
12
d) Jord-bergsondering Soil- and rock sounding
e) Vingborrning Vane boring
f) Inklinometermaumltning Inclinometer measuring
Fig 5 d-f Exempel paring olika diagram som kommer att kunna upp ritas av geodataplotten1
Examples showing different diagrams which will be recorded by the geodata plotter
+-
t7-t--
I- NI I-
122
Fig 6 Hydrauldriven valsdomkraft
Hydraulic driven rolling jack
123
En saringdan slaumlpvagnsenhet visas i fig 7 daumlr all utrustning foumlr en trycksondering
finns och befinner sig under neddrivning Garingngen foumlr ett borrharingls utfoumlrande blir
daring foumllj ande
Operatoumlren koumlr traktorn saring att maumltspetsen kommer rakt oumlver den plats daumlr
sonderingen skall ske Han garingr sedan oumlver till slaumlpvagnen och lyfter med hjaumllp
av markstoumldens domkrafter slaumlpvagnen saring houmlgt att lasten vilar uteslutande paring
stoumlden och saring att slaumlpvagnens golv aumlr horisontellt Daumlrefter goumlr han fast stagshy
kaumlttingarna i traktorns stoumlrthytt och driver upp den fraumlmre domkraften saring att
stagkaumlttingarna spaumlnns och att trycket paring de bakre stoumlden blir praktiskt taget
noll Ett stelt system har daumlrvid erharingllits som aumlr tillraumlckligt stumt och tungt
foumlr att kunna anvaumlndas som motharingll vid sjaumllva nedtryclmingen Denna sker nu
med hjaumllp av friktions domkraften och med 11flygande II skarvning Trycket mot
spetsen och friktionen mot spetsens sidor foumlrs som elektriska impulser genom
kabeln till instrumentet som ger dels en bild av foumlrloppet paring protokollet dels
stansning av en haringl remsa med vars hjaumllp erharingllna maumltdata kan utvaumlrderas i en
foumlr aumlndamaringlet programmerad datamaskin Naumlr sonderingen aumlr faumlrdig sker
uppdragning genom att rotationsriktningen vaumlnds paring hydraulmotorn och avskarvshy
ningen sker enligt den flygande principen
Hela denna slaumlpvagn kan byggas in och foumlrses med lyse och uppvaumlrmning och
kan paring saring saumltt bli en praktisk och attraktiv arbetsplats
Utvecklingsarbete aumlr igaringng aumlven foumlr den oumlvriga delen av firmans utrustningar
saring att samtliga svenska borrmetoder och laboratorieundersoumlkningar kan drivas
av en man och resultatet kan registreras i ovan beskrivna instrument foumlr vidare
behandling i datamaskin och lagring i databank
Summary
BORROS AB is specialist in geotechnical equipment which is for the main part
used in the Northern countries of Europe During about ten years the Company
has carried on research and production of the equipment shown in the figures
of the article
This progress has resulted that the Company now can offer a penetrometer
equipment where the pressure on the measuring rod is transferred as electric
124
le-
i ~~ltMt
I
~1c_TION -rBo-Rlii_O_E_U_lteTR-JC-AL_PE_N_E1C_Ro_N_ET-Elgt-=l-c=-~-=--=---=----_~
7r-i o~-_ f
OIAGIMN I-~~= -N-G-EN-JOuml-RS-FI-RM-AN_B_OR-RO_S_1_B t-------1
~-~ bullbull ~ -----~ - bullbull middot~ 1o7Z 1lJJ(
Fig 7 Borras el-trycksonderingsutrustning monterad paring slaumlpvagn
Borras electrical penetrometer equipment Trailer arrangeshyments
A Enaxlig slaumlpvagn att kopplas till traktor eller jeep Den elektriska utrustningen foumlr sondering aumlr monterad paring slaumlpvagnen Nedpressshyningskraft 4 ton utan foumlrankring
B Traktor eller jeep
C Justerbar kedja vilken foumlrenar s] aumlpvagn och traktor till ett stelt system under neddrivningen (Kedjan faringr ej vara ansluten under transport)
D Domkraft avsedd foumlr att spaumlnna kedjan C
E Tvaring domkrafter avsedda foumlr fixering av slaumlpvagnen i horisontellt laumlge
F El-trycksonden under neddrivning
G Anordning foumlr kontinuerlig neddrivning och uppdragning av sonden
H Plats foumlr sondstaumlnger
I Sjaumllvregistrerande instrument
K Kabel mellan sond och instrument
L Manoumlverpanel foumlr neddrivning och uppdragning samt foumlr domkrafter
M Hydraulaggregat foumlr G och domkrafterna
125
A Single axle trailer for towing after a tractor or jeep All equipment for el-penetration test is mounted on the trailer and penetration can be made up to a pressure force of 4 tons without any anchoring
B Tractor or jeep
C Adjustable chain which links the trailer and tractor to a fixed system of non-bending when operating with the penetrometer (The chain must be disconnected during transport)
D Hydraulic jack to stress the chain C
E Two hydraulic jacks to fix the trailer in a horizontal position
F El-penetrometer ltluring operation
G Push- and pull devices for continuous driving of penetrometer
H Place for sounding rods
I Self-recording instrument
K Cable from probe to instrument
L Operating panel for push- and pull devices and for hydraulic jacks
M Hydraulic unit for G and the jacks
impulses through a wire conductecl within the drill rod to a specially designed
recorder which on a diagram paper can register pressures between O 025 -
1000 kpcm2
Borros is also developing a special instrument called GEODATAshy
PLOTTER which besides what is related above can transfer all necessary data
from a field work to a 8-holes tape perforator in the field or via MODEMshy
equipment connected to the telephone net can transfer field work data directly
to a data central This latter equipment can even be used for recording when
performing penetration tests with other types of equipment existing in the
Nordic countries
127
NILCONS NYA GEOTEKNISKA FAumlLTUTRUSTNING Teknologie licentiat Sven Nilsson Nilcon AB
Maringlsaumlttningen foumlr utvecklingen av Nilcons nya geotekniska borrutrustning har
varit att denna ensam skall kunna klara huvuddelen av erforderliga faumlltarbeten
paring ett vetenskapligt riktigt effektivt och ekonomiskt saumltt Utrustningen har
byggts upp kring en trycksonderingsmetod som gjort det moumljligt att aumlven utshy
foumlra exempelvis provtagning vingborrning roumlrdrivning haringl tagning och rotashy
tionsborrning
En icke ovaumlsentlig del av utvecklingsarbetet har varit att framtaga ett laumlmpligt
fordon utformat foumlr sitt speciella geotekniska aumlndamaringl Daumlrigenom har man
kunnat inte endast rationalisera faumlltarbetet utan aumlven skapa baumlttre foumlrutsaumlttshy
ningar foumlr noggrannare tillfoumlrlitligare och effektivare provningar Utveckshy
lingsarbetet har skett i samarbete med ingenj oumlrsfirman Jacobson amp Widmark
Borrfordon
Fordonet har gjorts handdrivet foumlr att erharinglla maximal framkomlighet Denna
vagn eller raumlttare sagt handdrivna arbetsplattform aumlr foumlrsedd med tre
hydrauliska stoumldben med vilka plattformen snabbt kan instaumlllas horisontellt
oumlver borrharinglet (fig 1) Paring plattformen finns foumlrutom borrutrustningen allt
erforderligt borrmaterial samt hj 1ilpmedel saringsom el varmvatten arbetsbaumlnk
diskho m m I oumlvrigt gaumlller foumllj ande data foumlr bandvagnen
Bredd ca 20 m
Laumlngd ca 35 m
Vikt ca 3500 kg
Markfrigaringng 035 m
Hastighet 0 - 10 kmh
Vaumlndradie ca 1 m
Marktryck ca O 15 kpem 2
Vagnen aumlr foumlrsedd med dragkrok och har en dragkraft paring ca 4 ton
128
Fig 1 Banddrivet fordon med plattform foumlr borrutrustning
Tracked vehicle with working platform and boring equipment
129
Trycksonderingsutrustning
Den nya trycksonderingsutrustningen aumlr en vidareutveckling av Nilcons tidigare
trycksond med kontinuerlig registcering Utvecklingen bestaringr i huvudsak i att
maumlt- och registreringsmetoden foumlrfinats samt att kapaciteten oumlkats Dessutom
har sondutrustningen saringsom tidigare naumlmnts utformats saring att man paring ett
effektivt saumltt kan utfoumlra andra vanliga faumlltarbeten
Maumltning av spetsmotstaringndet
Foumlr maumltning av spetsmotstaringndet har vi valt samma metod som vid SGIs autoshy
matsond (trycksond) dvs staringngen vrids ner i marken i en bestaumlmd stigning
Daumlrvid maumlts baringde den totala vertikala neddrivningskraften och den horisontella
komposanten av mantelfriktionen (fig 2) I instrumentet har inbyggts en autoshy
matik som automatiskt subtraherar mantelfriktionen fraringn den totala neddrivshy
ningskraften varvid spetsmotstaringndet direkt registreras Till skillnad fraringn SGIs
automatsond har stigningen paring mar1telns skruvroumlrelse gjorts mycket mindre
naumlrmare bestaumlmt 197deg foumlr s6 335 mm borrstaringng Foumlrdelen med ~etta aumlr att
man minskar mantelfriktionens vertikala komposant och oumlkar den horisontella
Daumlrigenom blir den vertikala mantelfriktionens komposant i foumlrharingllande till den
totala neddrivningskraften mindre Paring detta saumltt erharinglls en avsevaumlrt baumlttre maumltshy
noggrannhet Det medfoumlr ocksaring att en stoumlrre del av neddrivningskraften garingr till
spetsen
Foumlr att detta maumltsystem skall fungera maringste man ha en noggrant fixerad skruvshy
roumlrelse Detta har kunnat erharingllas genom att den vertikala matningen sker
medelst 2 kulskruvar som mekaniskt har kopplats ihop med rotationen Matshy
ningen med kulskruvar har ocksaring valts foumlr att erharinglla en jaumlmn och deformashy
tionsstyrd neddrivning Foumlr automatsonden gaumlller i oumlvrigt foumlljande data
Maximal upp- och neddrivningskraft
Drivhastighft
Maximalt vridmoment
Rotationshastighet
Genomgaringngen i vaumlxellaringdan
14 ton
O - 6 mmin
75 kpm
0 - 200 rmin
s6 105 mm
Rotationsdelen kan kompletteras saring att ett maximalt vridmoment av 175 kpm och
en rotationshastighet av upp till 8 00 r min erharinglls
130
s
Fig 2 Principfigur Sondstaringngen drivs ner i en laringst skruvshyroumlrelse med en bestaumlmd stigning av 19 7deg Den horisontella komponenten FH och den vertikala S + Fv maumlts Paring instrumentet registreras automashytiskt spetsmotstaringndet S Mantelfriktionen FH kan ocksaring maumltas
Principle diagram The boring rod is driven down in a locked screw motion with a rise of 19 7deg The horizontal component FH and the vertical S + Fv will be measured On the instrument the point reshysistance S is automatically recorded The skin fricshytion component F H can also be measured
131
Saringsom standard anvaumlnds en haringlad borrstaringng med ytterdiametern i 33 5 och
innerdiametern i 15 mm Andra staringngdimensioner kan anvaumlndas varvid endast
en mindre omstaumlllning av instrumentet behoumlver utfoumlras
Maumltsystemet aumlr mekaniskt med en rak fjaumlder som kraftgivare Instrumentet
registrerar upp till 3 000 kp vertikalkraft och 75 kpm (alt 175 kpm) vridmoshy
ment Registreringsbredden paring papperet aumlr 100 mm och olika kaumlnslighet kan
instaumlllas fraringn 500 kp till 3 000 kp foumlr fullt utslag
Denna borrutrustning kan anvaumlndai foumlr ett flertal andra faumlltarbeten saringsom
1 Vingborrning Utrustningen kan direkt anvaumlndas foumlr vingborrning varvid
registrering kan ske med trycksondinstrumentet Man erharingller daring en ortoshy
gonal registrering Vridmomentkapaciteten aumlr 75 kpm (alt 175 kpm) vilket
aumlr mycket houmlgre aumln foumlr Nilcons tidigare manuella vingborr vars vridmoshy
mentkapacitet aumlr 12 kpm
2 Provtagning med St I Genom att anvaumlnda haringlade staumlnger kan den vanliga
provtagaren St I anvaumlndas endast med komplettering med ett mellanstycke
3 Skruvprovtagning och haringltagni~ med skruv upp till 300 mm diameter
Oumlnskad skruvstigning kan instaumlllas hydrauliskt
4 Upp- och neddrivning av olika borrstaumlnger upp till 100 mm diameter
5 Rotationsborrning Rotations- och drivhastighet kan instaumlllas var foumlr sig
och mycket noggrant Kulskruvmatningen medfoumlr en mycket jaumlmn nedmatshy
ning som aumlr oumlnskvaumlrd vid exempelvis diamantborrning
6 Hydraulisk bergborrning Utrustningen aumlr foumlrsedd med tvaring separata hydshy
rauliska pumpar som moumljliggoumlr direkt anslutning till en hydraulisk slagshy
maskin
Trycksondspetsens utformning
Eftersom sondering sker i okaumlnda och mycket varierande jordlager och under
varierande foumlrharingllanden aumlr det naturligt att det uppstaringr problem att ta fram en
utrustning och i varingrt fall en laumlmplig spets som kan taumlcka in huvuddelen av
erforderlig sondering i enlighet med den inledningsvis naumlmnda maringlsaumlttningen
132
I detta syfte har naringgra olika utfoumlranden paring spetsar provats Det enklaste utfoumlran -det (fig 3) aumlr en 10 cm2 spets med 60deg kon i enlighet med ASTMs foumlrslag till standard Spetsen kan antingen rotera med staringngen eller frikopplas fraringn rotation Ovanfoumlr spetsen har borrstaringngen foumlrsetts med en 250 cm2 mantel som vid nedshydrivning foumlljer med borrstaringngens roumlrelse men som kan frigoumlras foumlr maumltning av den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen Denna maumltning sker intermittent vid oumlnskat tillfaumllle
Ett av problemen med trycksondering i loumlsa och sensitiva leror aumlr att saringvaumll spetsmotstaringnd som mantelfriktion blir mycket smaring Vid exempelvis en skjuvshyharingllfasthet paring 1 - 2 Mpm
2 blir det totala spetsmotstaringndet omkring 10 - 20 kp
Detta aumlr vaumll litet om en tillraumlcklig noggrannhet skall kunna erharingllas foumlr anvaumlndshyning av spetsmotstaringndets vaumlrde vid utvaumlrdering av lerornas skjuvharingllfasthet Daumlrfoumlr har vi ocksaring arbetat med en stoumlrre spets paring 50 cm2 se fig 4 En saring stor spets minskar dock kraftigt sonderingsutrustningens moumljlighet att traumlnga igenom haringrdare lager Vi har daumlrfoumlr provat en spetskonstruktion daumlr den stora 50 cm2 spetsen kan frikopplas vid de haringrdare lagren varefter borrningen kan fortsaumlttas med 10 cm2 spetsen
En annan svaringrighet med trycksonderingen aumlr att man foumlr att kunna trycka igenom de haringrdaste lagren behoumlver en mycket houmlg tryckkraft paring upp till ca 1000 kpcm
2
Huvuddelen av de haringrda lagren synes man dock kunna trycka igenom redan vid ca 300 kpcm2 Detta motsvarar den kapacitet som utrustningen har utan att borrvagnen behoumlver foumlrankras Foumlr lager med ett stoumlrre spetsmotstaringnd aumln 300 kpcm2 aumlr man i foumlrsta hand intresserad av lagrets tjocklek och kanske inte saring mycket av spetsmotstaringndets exakta storlek Foumlr att i saringdana lager kunna fortsaumltta borrningen naumlr trycksondens maximala kapacitet uppnarings kan man oumlvershygaring till rotationsborrning Foumlr detta aumlndamaringl har anvaumlnts en fast spets som aumlr foumlrsedd med tre haringrdmetallkammar anbringade runt spetsen i samma stigning som skruvroumlrelsen vid trycksondering (fig 5) Naumlr den erforderliga drivkraften blir houmlgre aumln ca 3000 kp kan borrningen fortsaumltta genom att rotationshastigheten oumlkas i foumlrharingllande till neddrivningen Daumlrvid kommer kammarna att ge spetsen en god borreffekt och de haringrda lagren kan penetreras Under denna rotationsshyborrning registreras spetsmotstaringndet och sjunkningen som kan vara av vaumlrde vid utvaumlrdering av jordlagrens egenskaper Aumlven den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen kan maumltas Efter genomgaringngen av de haringrda lagren kan man direkt aringtergaring till ren trycksondering Vi tror att denna spetsutformning i kom-
Fig 3
133
A = 250an2
Standardspets Spetsarea 10 cm2bull Ovanfoumlr spetsen
foumlrsedd med friktionsmantel med 250 cm2 area Mantelfriktionen kan maumltas intermittent
Standard point Point area 10 cm2
bull Friction sleeve above the point of 250 cm2 The skin friction can be intermittently measured
134
I I
I I
I I
I I middotllt-t1
Y I I I
A= 50cm2
Fig 4 I mycket loumlsa lager anvaumlnds en stoumlrre spets med 50 cm2
area Naumlr haringrdare lager narings frikopplas den stoumlrre spetshysen och borrningen kan fullfoumllj as med den mindre spetsen (10 cm2)
2 In very loose layers a larger point of 50 cm can be used When reaching harder layers this point can be disengaged and the boring can be continued with a 10 cm2 point
135
SNITT A-A
Fig 5 Foumlr att oumlka nedtraumlngningsfoumlrmaringgan har spetsen foumlrsetts med haringrdmetallkammar placerade med samma stigning som skruvroumlrelsen I haringrda lager kan rotationsborrning tillgripas varvid kammarna ger god borreffekt
For increasing the penetration capability the point has been equipped with hard metal ridges located in the screw motion direction In hard layers one can change over to rotation boring The ridges then provide a good boring effect
136
bination med en frikopplingsbar 50 cm2 spets aumlr en mycket god loumlsning Daumlrshymed kan man taumlcka in ett mycket brett register fraringn de loumlsaste leror till de haringrdaste jordlager utan att i naringgon stoumlrre utstraumlckning goumlra avkall paring de vetenshyskapliga oumlnskemaringlen eller fraringn den foumlreslagna ASTM-standarden Den enda skillnad som erharinglls med en fast spets med kammar aumlr att huvuddelen av manshytelfriktionen runt spetsen ej kommer med i spetsmotstaringndet Man faringr daumlrigenom ett mer renodlat spetsmotstaringnd vilket maringhaumlnda kan vara av stort vaumlrde
Summary
The equipment consists of a tracked vehicle (working platform) on which an automatic prober is mounted (Fig 1) Vehicle as well as the boring equipment are hydraulically driven
The vehicle is constructed for driving in very difficult terrain while carrying necessary equipment The vehicle weights 3500 kg with a ground-pressure of 015 kpcm2 Width = 2 m length = 35 m
The automatic prober can perform the following
Penetrometer tests Mechanical measuring and continuous recording of point resistance and skin friction above the point The boring rod is rotated downshywards with a screwing motion and the instrument records the point resistance (Figs 2 - 5) The method is adapted to the proposed ASTM standard Point resistance up to 3000 kp can be measured at various scale readings
Vane testing Recording of undisturbed shear strength and sensitivity Torque capacity 75 kpm alt 175 kpm
Sampling Piston sampling with for instance St I Auger sampling with max diameter 300 mm
Rotating probing Diamond bo ring
Max driving force 14 ton
Max torque 75 kpm alt 175 kpm
Max rotation speed 200 rm alt 800 rm
137
GEOTECHS AKUSTISKA PENETROMETER
Civilingenjoumlr Per Jonell Geotech AB
Foumlr att foumlrenkla utfoumlrandet av trycksondering har en ny typ av trycksond-maumltshy
spets konstruerats Trycksonden maumlter spetskraften och friktionen kontinuershy
ligt Spetsens area aumlr 10 cm2 och friktionshylsans yta 200 cm2 Friktionshylshy
san aumlr placerad omedelbart ovanfoumlr maumltspetsen som har en konvinkel paring 60deg
De uppmaumltta krafterna fraringn spets och friktionshylsa saumlnds upp till markytan
som akustiska signaler i staringlstaumlngerna Foumlr sjaumllva kraftmaumltningen anvaumlnds
maumltare av typ svaumlngande straumlng Inga elektriska kablar ned till maumltsonden
behoumlvs Detta foumlrenklar i houmlg grad faumlltarbetet och goumlr trycksonderingen mycket
snabbare aumln vid de elektriska trycksonder daumlr man aumlr tvungen att trauml kablar
genom roumlr
Maumltsonden har en diameter av 35 5 mm och en laumlngd av 1 200 mm (Se fig 1)
Den laddas med 5 smaring transistorbatterier Dessa raumlcker foumlr ungefaumlr 10 timmars
arbete
Maumltsonden trycks ned i marken medelst paringskruvade staringlstaumlnger exempelvis med
diameter 25 mm Om man saring oumlnskar kan groumlvre staumlnger anvaumlndas De akusshy
tiska signalerna fraringn maumltsonden aumlr saring kraftiga att man i det nuvarande utfoumlrandet
utan svaringrighet kan trycksondera ned till 50 m djup
Maumltutrustningen har 4 maumltomraringden foumlr spetskraft 0 - 2000 kp 0 - 1000 kp
0 - 500 kp 0 - 250 kp
I sitt nuvarande utfoumlrande kan trycksonden utfoumlras foumlr en max spetskraft av
5 ton Vid friktionsmaumltningen har man 4 maumltomraringden till foumlrfogande 0 - 400 kp
0 - 200 kp 0 - 100 kp 0 - 50 kp
Friktionsarean aumlr som foumlrut naumlmnts 200 cm2
E E
0
sect 0 u
138
Sondstaringng ltJ 25mm
Ljudsaumlndare
Batterirum 5st batterier ltJ 25mm laumlngd 49mm
Elektronik
Kraftmaumltare
Friktionshylsa 200cm2 yta
Spets med vinkel 60deg
_ ~ 355 mm
Fig 1 Maumltsond
Measure probe
E
0
2
3
4
a 5
0 6
7
8
9
10
- gt r l
-(_
0 2 4 6 8 10
Spetskraft MPa
139
i
V
(
- -r-~ -
0 2 3 4 5
Friktion N cm2
Fig 2 Diagram uppritade av 2-kanalskrivare
Diagrams drawn by a 2-canal recorder
Fig 3 Borrutrustning monterad paringen handvagn
The boring equipment mounted on a tracked vehicle
140
De akustiska maumltsignalerna fraringn trycksonden spetskraft och friktion uppfaringngas
vid markytan av en mikrofon och leds via en elektronikenhet till en 2-kanalig
skrivare daumlr spetskraft och friktion registreras Skrivarens pappersframmatshy
ning styrs av sondens nedtryckning saring att tvaring kontinuerliga kurvor i avseende
paring djupet erharinglls Vanligen motsvarar 10 mm pappersframmatning en nedtryckshy
ning av 1 m Skrivaren aumlr saring utformad att den automatiskt registrerar vilket
maumltomraringde som anvaumlnds foumlr spetskraft- resp friktionsmaumltning
Utrustningen kan anvaumlndas i samband med olika typer av nedtryckningsanordshy
ningar Den aumlr saring enkel att skoumlta att den kan anvaumlndas kommersiellt vid tryckshy
sonderingar
Vid en saringdan sondering gjordes vid ett tillfaumllle 130 haringl med djup av 3 - 12 m
under en tid av 4 dagar
Fig 2 visar naringgra kurvor i naturlig skala uppritade av utrustningens 2-kanalshy
skrivare
I fig 3 visas utrustningen monterad paring en bandvagn typ Geotech
DISKUSSIONER
143
FELTKOMPRESSOMETER OG TRYKKSONDERING FOR BESTEMMELSE AV STYRKEPARAMETRE
N Janbu amp K Senneset Univ i Trondheim NTH (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
Innledning
Ved varingrt institutt er det i de siste 5-6 aringr utviklet og pri6vd et utstyr for in situ
maringling av jordarters setningsegenskaper feltkompressometeret Dette er i
prinsippet en belastningsplate som gir forholdet last-setning og tid-setning for
hvert lasttrinn
Kompressometeret kan ogsaring anvendes til aring fremskaffe brudd i jordarten det
plasseres i Dersom man samtidigt kan utvikle gode teoretiske li6sninger for
bruddproblemet saring kan disse li6sninger brukes til aring bestemme styrkeparashy
metrene Feltkompressometret videreutvikles hos oss med dette for i6ye
Fra skruplate til trykksonderingsspiss er det et relativt lite sprang i dimensjon
Fordelene ved trykksondering i denne sammenheng er mindre kraftbehov ved
bruddbelastning og en enklere nedf~ring
Den vesentligste forskjell er at skruplaten blir trinnvis belastet opp mot brudd
mens man ved trykksondering utvikler brudd ved kontinuerlig nedpressing med
en valgt hastighet
Den statiske situasjon er derfor enklere aring kontrollere ved skruplaten men dershy
som man innbygger statiske pri6vebelastninger ved trykksonderingen kan man
muligens oppnaring det samme
Teoretisk bakgrunn
Fig l vi ser i prinsipp grunnlaget for den teoretiske behandling av problemet
9sf
144
T
c 9o=----
9 I
ltP
r 1111 Po
ltI- 0 I o -tgtl I
Fig 1 Prinsippskisser
Key sketches
9sf -------~------gt-
Cj s f
9sf==Nqfmiddot Po+ (Nqf-1) middot90
9s fo == ( Nqf - l ) middot 9o
9 t bull bull~ ~ I C I== s 0 I 8 y ()
N9f- l
hvor tgltP finnes av Fig3
P01
naringr N 0 f er bestemt I
Fig 2 Lisning av styrkeparametre ut fra bruddbelastningsdiagram
Determination of strength parametres c and tan tp from point resistance q f versus effective overburden p
S 0
(J
145
Skissen til venstre i figuren viser en spiss belastet til bruddspenning qsf i et nivaring med effektivt overlagringstrykk p 1
bull I spenningsdiagrammet til hfl)yre er 0
disse verdier avmerket
Av diagrammet kan en ut fra likedannede trekanter utlede ffl)lgende relasjon
(1)
der Nqf = brereevnef aktor ved brudd
Fig 2 viser hvordan forsfl)ksresultatene fremstilles Spissmotstanden (bruddshybelastningen) avbildes i forhold til effektivt overlagringstrykk
I homogene avsetninger vil en kunne finne et tilnrermet rettlinjet forhold gjennom hele profilet Er det lagdeling vil en ofte finne karakteristiske helninger paring linjene for de forskjellige lag Disse betraktes ff6lgelig separat for aring finne de tilhirende styrkeparametre Fig 2 vi ser at helningen paring linjen definerer brereevnefaktor
N f Ut fra avskjreringen q f langs horisontalaksen kan man bestemme c som q S 0 vist i figuren
Den teoretiske sammenhengen mellom Nqf og tg lj)1 er vist i fig 3 som er
resultatet av den senere tids studier av hvordan jorden under spissen plastifishyseres ved lise og faste friksj onsmasser I denne fremstilling inngaringr Prandtls lisning som den heltrulme linje
Med henvisning til fig 2 og fig 3 faringes filgende prosedyre ved bestemmelse av styrkeparametrene
(a) Ta ut Nqf Av diagram fig ~l finnes tg lj) 1bull Forelfl)big benyttes Prandtl
for midlere lagring
(b) Avles eventuell nullskjrering q f S 0
Beregn tilhf6rende c av formelen
qSfo bull tg4) I
Nqf - 1 c = (2)
I et friksjonsmateriale som sand vil en vanligvis si at kohesjonsleddet er lik null Isaringfall finnes bruddbelastningen av ffl)lgende enkle relasj on
q f = N f middot p dvs q c O S q O 0
146
500
1 00 ==~_-_middot+middotI-_--++--middot=__
50
0 20
- -2
lt1gt C gt lt1gt lt1gt __
8 (0
i
2+--~-+---+----j qst +qo =Nqt(Po +qo)
i qo = l~p
Fast lagring
Prandtl3=0
Loumls lagring
1-+---+-----+-+----+-~~---~~ 0 02 04 06 08 10
Friksjon tgf-
Fig 3 Nqf - tgfgt
Bearing capacity factor N f versus friction tan tp q
147
Ikke desto mindre opptrer det ofte en tilsynelatende kohesjon ogsaring i det en er
vant til aring betrakte som kohesjonslise materialer I slike tilfeller betraktes
c = 11oppf11gtrselsparameter (tilsynelatende kohesjon)
I fig 4 er det vist noen eksempler fra civ ing dr Eresunds forsf6k ved
Chalmers tekniska higskola Giigtteborg (1972) hvorav det fremgaringr at selv i
sandig grus har en tilsynelatende kohesjon c gt O
Eksempler
Det henvises til fig 4 Venstre diagram viser Eresunds trykksonderingsshy
resultater Det kan med god tilnrermelse legges en rett linje gjennom de avshy
satte punkter baringde for fuktig og mettet grus
Den hiyre del av fig 4 viser belastningsfors)k i samme grus med dynamisk
og statisk forbelastning og et forsik uten forbelastning
Ved aring filge prosedyren gitt i forrige avsnitt faringr en fs6lgende styrkeparametre
A _ Trykksonderh1g_
(a) Nqf = 45
tgl) 1 = o 77 tp = 37 6deg (Prandtl)
2 (b) qsfo = 1 MNm
c = 17 5 kNm2
BO_ Belastning3fors)k 1 t~s belastning
(a) Nqf = 35
tg lj) = 0 77 (midt i ls6st omraringde)
(gt1 = 37 6deg
2 (b) q f = 26 MNm so 2
c = 59 kNm
0
0 I
50 I
~ 100 I I 0
Q_
_ ~
f 150 V
0) C 0)
0 copy gt
O 200
o) b)
9sf MNm2
9sf MNm 2
5 10 0 5 10 15
I I tgt- 0 I
j V Dynom isk forbelostel
_ Statisk forbelastct fJ I I 50 I
o I ~micro i 100 ~ I I -
0 (l_ ~ ~
c 150 c=o _A V
0) C I- teomiddotet isk 0) 0 I- I copy gt
0 200 0 Fuktig grus 0 6 tJ Fuktig grus
e M2ttet grus bull t li Mettel grus
Fig 4 To eksempler fra Eresund (1972) (a) Trykksondering (b) Belastningsfors9gtk
Two examples from Eresund (1972) (a) Penetration tests (b) Plate loading tests
I- i 00
149
Bl_ Belastningsforsilk statisk forbelastn~ng_
(a) N = 60 qf tg f) 1 = 083
I 7
o fgt = 39
2 (b) q f = 23 MNm so 2 c = 32 kNm
(Prandtl)
B2 _ Belastni~sforsilkz_dynamisk forbelastni~
(a) Nqf = 52
tg l) 1 = 080 I 38 6deg -igt =
(b) q f = 5 MNm2
so 2 c = 78 5 kNm
Sluttkommentar
(Prandtl)
Varingrt institutt vil fortsette denne forskningen som er innledet Vi vil utvikle
varingrt kompressometer med tanke paring aring verifisere sammenhengen mellom brereevne
(brudd) og styrkeparametre Vi er ogsaring sterkt interessert i aring undersike trykkshy
sonderingsresultater med tanke paring aring finne den samme relasjon
Summary
This short paper discusses the possibilities of obtaining shear strength parashy
meters from in situ measurements by field compressometers and penetration
instruments An important part of the investigations ahead of us will be centred
around
(1) improved interpretation procedures
(2) better field testing technique and
(3) revised instrumentation to correspond as closely as possible to the basic concepts of the interpretation theory
150
Litteratur
ERESUND S 1972 Saumlttningar hos cirkulaumlra stela fundament paring friktionsjord
Inverkan av dynamisk foumlrbelastning Doktorsavh CTH Goumlteborg
JANBU N 1972 NGM-72 Kriterier for valg av analytiske redskaper i anshy
vendt geoteknikk
151
oumlvriga diskussionsinlaumlgg
Erik Sandegren
Jag aumlr helt oumlverens med Hans bo om att trycksondering kan bli en metod som
raumltt utvecklad och marknadsfoumlrd kan ge mer omfattande och noggrannare inforshy
mation aumln nu anvaumlnda metoder Vad jag anmaumlrker paring aumlr att man nu paring en del haringll
anvaumlnder trycksonden paring ett saringdant saumltt att det skadar metoden I dagens laumlge aumlr
den icke 4rnlibrerad paring ett saringdant saumltt att den kan anvaumlndas som en universalshy
metod och faring har foumlrmaringgan att tolka resultaten tillfredsstaumlllande ofta daumlrfoumlr
att faumlltarbetet varit undermaringligt I dag aumlr den ett utmaumlrkt alternativ endast och
om en fullt kunnig faumlltgeotekniker anvaumlnder den och den geotekniske konsulten
har stor vana vid tolkning av resultaten
Det aumlr vidare enligt min mening inte fair play att vid en jaumlmfoumlrelse mellan
olika metoder framharinglla att viktsondering icke garingr att utfoumlra om man foumlrst
maringste traumlnga igenom ett maumlktigare fast lager Det visar bara att foumlredragsshy
haringllaren ehuru specialist paring trycksond icke aumlr medveten om vad en vildsond
i praktiken raumltt skoumltt kan aringstadkomma Det aumlr helt enkelt saring att baringda dessa
metoder maringste skoumltas med stor omsorg paring raumltt saumltt
Fig 5 visar ett exempel paring en vaumll utfoumlrd vildsondering som helt vederlaumlgger
Hansbos uppgift Det aumlr aumlven anmaumlrkningsvaumlrt hur bra en enkel sticksondering
kan ge vaumlrdefulla uppgifter I dagens laumlge foumlrutsaumltts att enaumlr man i allmaumlnhet
foumlr naumlrvarande har baumlttre kaumlnnedom om utvaumlrdering av viktsonderingsresultat
trycksonderingen 4ltalibreras 11 genom ett raumltt avvaumlgt antal viktsonderingar
Detta hade icke varit noumldvaumlndigt om trycksonden marknadsfoumlrts paring ett konsushy
mentvaumlnligt saumltt fraringn boumlrjan och paring ett noumljaktigt saumltt kalibrerats Om trycksonshy
den faringr utvecklas paring raumltt saumltt kommer det icke heller att varken bli noumldvaumlndigt
eller vara riktigt i framtiden
Sven Hansbo
Det aumlr i princip fel att kalibrera trycksondering med viktsondering som ju aumlr
en saumlmre metod
Erik Sandegren
Det aumlr inte fraringgan om kalibrering i egentlig bemaumlrkelse utan en jaumlmfoumlrelse med
en metod som man har personlig erfarenhet av
~deg
~-
J0o fO
t
) Vi
O 31)20 10
hv2ocm (4-91middot71
35+4-34
lU I I I
~ lt ~ ~1 ~ I ~ ~ ~ 0
) Sti
s
s
M2ri __ s
~ s f97 s
mr
iJ5o
tr mf
300 ll3 middot71
Ptanritnmg G 160 8 68
-------
I
I I
~ ___L_ -- middot-- ---middot
~1 10
35bull44-3
I
I I
il ~1
0
l ~ ~
_J ~
Fxl(mJ49J1 H50 ring Sten- bull bull UMlou
~1i ~ BandetNynashomnAng~Qisstn-AvSJO I( Torsteinsrud lfAI( h7dsystem 1900 SJ Stracka Tun9~sto Aringtvsjii Godhnd Q ~
Banlangdmatning fraringn NynOshomn ~- ou S~
Forklaring till beteckningar se
ritningar G ~ och H
Rsbk Jordbro Uslr foumlr Kovolrtrur 11 G 60 J 77 fT cen1tni Tvdrsefrtioner f[_S5bulltS4 -lj~Lt+J =------- ---middot--1____J__ I
Jorvaltrnltlge
BANAVDECN l GEOTEKNISKA KONTORET
Fig 5 Resultat fraringn vikt- och sticksondering
Results from weight sounding (Vi) and from simple sounding by manual pressing (Sti)
I- cn N)
153
Bengt Broms
Friktionsmantelns placering beror paring maringlsaumlttningen foumlr dess anvaumlndning Vid
placering naumlra spetsen erharinglls i foumlrsta hand indikation paring jordart och jordlagershy
foumlljder Vid placering paring stoumlrre avstaringnd fraringn spetsen blir den uppmaumltta mantelshy
friktionen mer representativ foumlr mantelfriktionen mellan tex jord och paringle
(friktionsparingle)
Bernt J akobson
Vid trycksondering utbildas enligt min uppfattning inga egentliga glidytor runt
spetsen utan jorden pressas undan I loumlst lagrad jord komprimeras jorden
under spetsen vilket torde medfoumlra ett laumlgre sidotryck naumlrmast ovanfoumlr spetshy
sen Motsatsen gaumlller vid fast lagrad jord Det aumlr sannolikt att man kan faring
information om jordens paclmingsgrad genom foumlrsoumlk med dubbla friktionsmantshy
lar den ena placerad naumlra spetsen och den andra paring laumlngre avstaringnd daumlrifraringn
Saringdana foumlrsoumlk borde utfoumlras i forskningssyfte
Som ordfoumlrande i symbol- och beteckningskommitten vaumldjar jag om synpunkter
paring saumlttet att redovisa trycksonderingsresultaten
154
STANDARD FOumlR TRYCKSONDERING
Ulf Bergdahl Orrj e amp Co - Scandiaconsult (foumlrberett diskussionsinlaumlgg)
Under en foumlljd av aringr har sonderingskommitten arbetat med standardisering av
vikt- och hejarsonderingsmetoderna och nu naringtt fram till en standard foumlr saringvaumll
utrustning som utfoumlrande som i moumljlig maringn ger reproducerbara resultat dvs
ger resultat som aumlr naumlra oberoende av vem som utfoumlr undersoumlkningen och med
vems utrustning den goumlrs Trots detta maringste man dock raumlkna med vissa variashy
tioner i sonderingsmotstaringndet som beror av tex foumlrborrningsdjup och vattenshy
foumlrharingllandena i jorden Speciellt i siltiga jordar kan saringdana variationer bli av
betydelse vid val av grundlaumlggningsmetod
Vid standardiseringsarbetet foumlr vikt- och hejarsondering har man gjort den ershy
farenheten att en maumlngd icke paring foumlrhand foumlrutsedda faktorer kan faring stor invershy
kan paring resultaten jfr tex rotationen av sondstaringngen vid hejarsondering Man
kan daring fraringga sig om motsvarande svaringrigheter kommer att uppstaring vid standardishy
seringsarbetet foumlr trycksonden som nu paringboumlrjats
Till skillnad fraringn viktsonden har man foumlr trycksonden moumljlighet att haumlmta en del erfarenheter fraringn utlandet daumlr det dock foumlrekommer flera olika system foumlr tryckshy
sondering med eller utan maumltning av lokal mantelfriktion vid spetsen
De faktorer som kan foumlrvaumlntas ha betydelse foumlr sonderingsresultaten vid tryckshy
sondering aumlr
foumlr spetsen tvaumlrsnittsarea tvaumlrsnittsform spetsvinkel mantellaumlngd utformshy
ning av spetsens avslutning upparingt och spets ytans raringhet
foumlr friktionsmanteln placering laumlngd diameter och raringhet
foumlr staumlngerna diameter rakhet
foumlr utfoumlrandet nedpressningshastighet eventuella avbrott i sonderingen fraringgan
155
om kontinuerlig eller diskontinuerlig drivning rotation av sonden samt metoden
foumlr nedpressning (hydraulisk pressning eller mekanisk skruvmatning)
Foumlr att i viss maringn belysa behovet av en standardisering aumlven paring trycksonderingsshy
omraringdet visas i fig 6 en jaumlmfoumlrelse mellan resultat erharingllna med den vanligen
anvaumlnda Nilconutrustningen samt med Borros utrustning foumlr maumltning av enbart
spetsmotstaringnd Undersoumlkningen har utfoumlrts vid ett nytt bostadsomraringde i
Botkyrka-Alby soumlder om stockholm daumlr jorden bestaringr av varvig lera mjaumlla 0
och mo Jaumlmfoumlrelsen har presenterats foumlr sonderingskommitten av Ake Holgers-
son Kjessler amp Mannerstraringle AB
Foumlr att moumljliggoumlra en direkt jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden har i diagramshy
met fraringn Borros undersoumlkning inritats spetsmotstaringndet som maumltts med Nilcons
utrustning Man finner att spetsmotstaringndet maumltt med Nilconutrustningen naumlstan
genomgaringende aumlr laumlgre aumln det som maumltts med Borros utrustning trots att baringda
spetsarna har 10 cm2 tvaumlrsnittsarea En orsak till skillnaderna kan vara att
man paring Nilconutrustningen har stoumlrre skillnad mellan spetsens tvaumlrmaringtt och
sondstaringngens tvaumlrmaringtt aumln paring Borros utrustning Detta medfoumlr att jorden naumlrshy
mast framfoumlr spetsen laumlttare kan pressas foumlrbi spetsen och spetsmotstaringndet
daumlrigenom blir laumlgre
De observerade skillnaderna spelar normalt inte saring stor roll naumlr man goumlr sonshy
deringar foumlr att bestaumlmma jordens lagerfoumlljd och relativa fasthet Baringda diagramshy
men aumlr ju ur denna synpunkt likvaumlrdiga Emellertid kommer trycksondering att
faring allt stoumlrre betydelse foumlr utvaumlrdering av jordens haringllfasthets- och kompressionsshy
egenskaper varfoumlr man blir beroende inte bara av relativa vaumlrden utan ocksaring av
spetsmotstaringnd och mantelfriktion i absoluta tal Till foumlljd haumlrav aumlr det noumldvaumlndigt
att vi arbetar foumlr en standardisering av trycksonderingen och haumlrvid beaktar de
nordiska och europeiska straumlvanden som paringgaringr i samma riktning
E Il J - 0
0
V I KTSONDERING PROVTAGNING
~ ~11~Pc mi(l ~mj)l(])
fi kPa (oreducerod) 0 10 20 _3) 40
54
~
TRYCKSONDERING ENLIGT SYSTEM NILCON
TRYCKSONDERI N G ENLIGT SYSTEM BORROS OCH SPETSMOTSTAringND ENLIGT SYSTEM NILCON
5 gt--------~t
mlM
~~~ I I I I I MANTELFRIKTION I t==L I I I I I 17 M(l)
I l
v l mjMf VlJj ML ~tiMi u mr1 ~(~[)
j) M
0
5
10f--------lt = I I I I I 10
40 20 hv sek 20cm
020406080 St
0 2 5 6 MPa
1 2 3 4 5 6 1 MFb T0TALM0TSTAringN0 PER YTENHET AV SPETS
15 __ _____________________________________________________ _ 15
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden erharingllna enligt system Borros och Nilcon
Comparison between the point resistances obtained by the Borros and Nilcon systems respectively
1-1 cn 0)
157
Forts diskussioner
Torsten Kallstenius
Naumlr det gaumlller lokalisering av spets manteln har jag den uppfattningen att den
boumlr lokaliseras saring naumlra spetsen som moumljligt och foumllja spetsens roumlrelse De
makrogeotekniska spaumlnnings- och tryckfoumlrharingllandena intill spetsen blir under
alla foumlrharingllanden saring komplicerade att man maringste soumlka direkta korrelationer
mellan maumltta krafter och soumlkta geotekniska egenskaper Dessa korrelationer
kraumlver standardiserade redskap och foumlrfaringssaumltt och anpassning till olika
geologiska foumlrharingllanden
Som teoretisk ansats tycker jag att glidytekalkyler inte laumlmpar sig lika bra som
plasticitetsteori av den typ som anvaumlnds vid pressiometerfoumlrsoumlk Sjaumllv har
jag efter Nadai och Odenstad haft nytta av uttryck av formen
qs
1f
p R
0r
Tf
Gt Tf
Haumlr aumlr
p
R
r
=
=
=
=
43 [ f(St) ln ~ + 1] 3if
~ qs
4 f(St) ln r -Lf R
Gr 2 f(St) -
Lf
specifika spetsmotstimdet
jordens skjuvharingllfasthet vid spetsen
jordens E-modul
den plastiska zonens radie
spetsens radie
avstaringnd fraringn centrum
aumlr ett maringtt paring skjuvharingllfasthetens reduktion after peak och kan saumlttas till O 9
158
Bengt Broms
Man har erharingllit baumlttre korrelation mellan spetsmotstaringnd och deformation aumln
mellan spetsmotstaringnd och jordens inre friktionsvinkel vilket bekraumlftas av
undersoumlkningar utfoumlrda av Buisman
Erik Sandegren
En stoumlrre insats borde goumlras foumlr att foumlrbaumlttra tolkningsmetodiken Det boumlr finshy
nas utrymme foumlr detta i det paringgaringende utvecklingsarbetet saumlrskilt med tanke
paring de stora kostnader som laumlggs ned paring foumlrbaumlttringar av utrustningen
Bengt Broms
Baumlrighetsfaktorn N ~ 15 bygger paring utlaumlndska erfarenheter och gaumlller foumlr C
fu lt 50 kNm2 och laringgsensitiva leror Houmlg sensitivitet ger normalt laringga vaumlr-
den paring baumlrighetsfaktorn N bull Anledningen till att N vid trycksondering aumlr houmlgre C C
aumln vad som uppmaumltts foumlr paringlning (N = 8-10) aumlr troligen att neddrivningshastig-c
heten aumlr stoumlrre vid trycksondering (ger ca 10 oumlkning vid en tiofaldig oumlkning av
penetrationshastigheten) och att spetsmotstaringndet vid trycksondering inkluderar
viss mantelfriktion ovanfoumlr spetsen
Rune Dahlberg
Det boumlr poaumlngteras att enbart sondering saumlllan ger uppgift om jordens materialshy
egenskaper direkt haumlrfoumlr erfordras oftast kalibrering med naringgon mer raffinerad
metod tex med pressometer- eller skruvplattefoumlrsoumlk Eftersom ett pressashy
meterfoumlrsoumlk emellertid aumlr betydligt dyrare att utfoumlra aumln ett sonderingsfoumlrsoumlk
boumlr man anvaumlnda pressometern endast saring mycket att ett lokalt anvaumlndbart samshy
band erharinglls mellan t ex pressometermodul och spetsmotstaringnd vid trycksondeshy
ring saumlg 2 pressometerharingl per 10 st sonderingsharingl Haumlrigenom kan sonderingsshy
foumlrsoumlken ges i det naumlrmaste samma undersoumlkningsvaumlrde som pressometerfoumlrshy
soumlken
Jan Wennerstrand
I finkornigt friktionsmaterial torde man kunna erharinglla saring god korrelation mellan
trycksondens spetsmotstaringnd och jordens kompressionsmodul baumlrighetsfaktorer
samt paringlars spets- och mantelmotstaringnd att trycksondering med maumltspets i de
flesta fall helt kan ersaumltta de dyrare metoderna med pressometer- och skruvshy
plattefoumlrsoumlk
Fig 7
159
0 50 100 150 Kpcnf 0-tc=---t------t-------
0 w 0 Z15
a - 0
27
39
50
I I
I
57 I 2 5 -~iZZZZzmil-rn
Trycksondens och paringlens spetsmotstaringnd Den streckade linjen motsvarar N = 20 q A comparison between the point resistance of the static penetrometer and the pile The dotshyted line corresponds to N = 20 q
160
I
11 I
I 10 1-----i----+----+----+------+-----+----+-l-+middot---i----+--------i
~ 9 1------+-----+----+----1----+-----+----1-----+-----lt11--t---f f C=O75+O0053 -P 312
8 i-----t-----1----i----+----+--ilt_----l----f----+-----+------l
J 71-----+----t----+----+---+---l--+----1-----+-----+---f middot V~ 6 t-----+----t----+- ---1-----middot---+---+-----+----+------
5 t---+------+---1-v---i -l---+--1---J---+-----I
)~~ 41----t----t---+--+--+----t-----+----f----t-----+------l
i 0 )t )t
u 31-----+--------------+---+----+----1----t-----t-----1 i bull c~ o t bull ~ ~00deg4 1
2 ~o -0 l----+--+----_-------+---+-----+----1-----+-----+---f
~ 00 u- -I- 0 Il) -V-__ bull -0 C L a C
c L -0 0 0-1-----------__ __ ___ ___ _ __ __ ___ ___ __ __ ___ _ __ ~
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 )
Spetsmotst6nd P kg bull H3H1s15 -V-15ltH3H1lt30 03Qlt H3 H1
Fig 8 Sambandet mellan lerans odraumlnerade skjuvharingllf asthet bestaumlmd med vingborr och trycksondens spetsmotstaringnd
The correlation between the undrained shear strength of the clay determined by vane barer and the point resistance of the static penetrometer
161
Det specifika mantelmotstaringnd som maumlts med maumltmanteln kan ej anvaumlndas direkt
vid beraumlkning av paringlars mantelmotstaringnd annat aumln foumlr paringlar av staringlbalksprofiler
Mantelmotstaringndet varierar kraftigt med den slagna paringlens volym och mantelshy
motstaringndet foumlr en viss paringltyp och dimension kan lika gaumlrna korreleras med
trycksondens spetsmotstaringnd Mantelmaumltningen aumlr emellertid av vaumlrde foumlr att
kunna saumlrskilja olika jordarter Foumlr att underlaumltta tolkningen boumlr saringledes maumltshy
manteln placeras saring naumlra spetsen som moumljligt
De foumlrsoumlk med instrumenterade roumlrparinglar som utfoumlrts vid Albysjoumln av Paringlshy
kommissionens friktionsparinglgrupp visar god korrelation mellan paringlarnas spetsshy
baumlrfoumlrmaringga och trycksondens spetsmotstaringnd (se fig 7) Paringlarnas spetsbaumlrfoumlrshy
maringga aumlr haumlr drygt haumllften av trycksondens spetsmotstaringnd vilket ej staumlmmer med
de utlaumlndska erfarenheter som refererats av Broms haumlr tidigare I l~st lagrat
friktionsmaterial tex i och intill varingra rullstensaringsar vill jag rekommendera
att man vid dimensionering saumltter paringlens spetsbaumlrfoumlrmaringga till haumllften av uppmaumltt
trycksondmotstaringnd
Sven Nilsson
Olika trycksonderingsutrustningar ger olika resultat En korrelation mellan
spetsmotstaringnd enligt Nilcons trycksond och skjuvharingllfasthet enligt vingborr har
utfoumlrts och presenterats i VBBs publikation Geoteknik se fig 8
Bengt Broms
Det allt stoumlrre intresset foumlr trycksondering i Sverige staumlller ocksaring stoumlrre krav
paring regler och anvisningar foumlr sonderingens utfoumlrande och redovisning Det plashy
nerade internationella sonderingssymposiet i Stockholm 1974 kommer enligt
programmet att behandla standardiseringsfraringgan Vad som presenterats under
denna trycksonderingsdag kommer att utgoumlra ett vaumlrdefullt bidrag i detta samshy
manhang
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT Swedish Geotechnical lnstitute
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER Reprints and preliminary reports
No
Pris kr (Sw ers)
1 Views on the Stability of Clay Slopes J 0sterman 1950 0ut of print
2 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry 1950 raquo
R Soumlderblom
3 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineering Paris 1961 Part I
1 Research on the Texture of Granular Masses T Kalstenius amp W Bergau
2 Relationship between Apparent Angle of Friction with Effective Stresses as Parameters - in Drained and in Consolidated-Undrained Triaxial Tests on Satushyrated Clay Normally-Consolidated Clay S 0denstad
3 Development of two Modern Continuous Sounding Meshythods T Kallstenius
4 In Situ Determination of Horizontal Ground Movements T Kallstenius amp W Bergau
4 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineerlng Paris 1961 Part Il
Suggested lmprovements in the Liquid Limit Test with Reference to Flow Properties of Remoulded Clays R Karlsson
5 0n Cohesive Soils and Their Flow Properties R Karlsson 1963 10 -
6 Erosion Problems from Different Aspects 1964 10 -
1 Unorthodox Thoughts about Filter Criteria W Kjelman
2 Filters as Protection against Erosion P A Hedar
3 Stability of Armour Layer of Uniform Stones in Running Water S Andersson
4 Some Laboratory Experiments on the Dispersion and Erosion of Clay Materials R Soumlderblom
7 Settlement Studies of Clay 1964 10-
1 I nfluence of Lateral Movement in Clay Upon Settleshyments in Some Test Areas J 0sterman amp G Lindskog
2 Consolidation Tests on Clay Subjected to Freezing and Thawing J G Stuart
8 Studies on the Properties and Formation of Quick Clays 1965 5 -J 0sterman
9 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden 1965 30 -B Broms
1 Beraumlkningsmetoder foumlr sidobelastade paringlar
2 Brottlast foumlr snett belastade paringlar
3 Beraumlkning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga
10 Triaxial Tests on Thin-Walled Tubular Samples
1 Effects of Rotation of the Principal Stress Axes and of the lntermediate Principal Stress on the Shear Strength B Broms amp A 0 Casbarian
2 Analysis of the Triaxial Test-Cohesionless Soils B Broms amp A K Jama
11 Naringgot om svensk geoteknisk forskning B Broms
12 Baumlrfoumlrmaringga hos paringlar slagna mot slaumlntberg B Broms
13 Foumlrankring av ledningar i jord B Broms amp 0 0rrje
14 Ultrasonic Dispersion of Clay Suspensions R Pusch
15 lnvestigation of Clay Microstructure by Using Ultra-Thin Sections R Pusch
1965 5-
1966 5-
1966 15-
1966 0ut of print
1966 5-
1966 10-
16 Stability of Clay at Vertical 0penings B Broms amp H 1967 10 -Bennermark
No
17 Om paringlslagning och paringlbaumlrighet
1 Dragsprickor i armerade betongparinglar S Sahlin
2 Sprickbildning och utmattning vid slagning av armeshyrade modellparinglar av betong B-G Hellers
3 Baumlrighet hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergshyspets Resultat av modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
4 Negativ mantelfriktion B H Fellenius
5 Grundlaumlggning paring korta paringlar Redogoumlrelse foumlr en foumlrshysoumlksserie paring NABO-paringlar G Fjelkner
6 Krokiga paringlars baumlrfoumlrmaringga B Broms
1967
Pris kr (Sw ers)
5-
18 Paringlgruppers baumlrfoumlrmaringga B Broms 1967 10-
19 Om stoppslagning av stoumldparinglar L Helman 1967 5-
20 Contributions to the First Congress of the lnternational 1967 5 -Society of Rock Mechanics Lisbon 1966
1 A Note on Strength Properties of Rock B Broms
2 Tensile Strength of Rock Materials B Broms
21 Recent Quick-Clay Studies 1967 10 -
1 Recent Quick-Clay Studies an lntroduction R Pusch
2 Chemical Aspects of Quick-Clay Formation R Soumlderblom
3 Quick-Clay Microstructure R Pusch
22 Jordtryck vid friktionsmaterial
1 Resultat fraringn maumltning av jordtryck mot brolandfaumlste B Broms amp I Ingeson
2 Jordtryck mot oeftergivliga konstruktioner B Broms
3 Metod foumlr beraumlkning av sambandet mellan jordtryck och deformation hos fraumlmst stoumldmurar och foumlrankringsshyplattor i friktionsmaterial B Broms
4 Beraumlkning av stolpfundament B Broms
1967 30-
23 Contributions to the Geotechnical Conference on Shear 1968 10 -Strength Properties of Natura Soils and Rocks Oslo 1967
1 Effective Angle of Friction fora Normally Consolidated Clay R Brink
2 Shear Strength Parameters and Microstructure Characshyteristics of a Quick Clay of Extremely High Water Content R Karlsson amp R Pusch
3 Ratio cp in Relation to Liquid Limit and Plasticity Index with Special Reference to Swedish Clays R Karlsson amp L Viberg
24 A Technique for lnvestigation of Clay Microstructure R 1968 22 -Pusch
25 A New Settlement Gauge Pile Driving Effects and Pile 1968 10 -Resistance Measurements
1 New Method of Measuring in-situ Settlements U Bergdahl amp B Broms
2 Effects of Pile Driving on Soil Properties 0 0rrje amp B Broms
3 End Bearing and Skin Friction Resistance of Piles B Broms amp L Helman
26 Saumlttningar vid vaumlgbyggnad
Foumlredrag vid Nordiska Vaumlgtekniska Foumlrbundets konferens I Voksenaringsen Oslo 25-26 mars 1968
1 Geotekniska undersoumlkningar vid bedoumlmning av saumlttshyningar B Broms
2 Teknisk-ekonomisk oumlversikt oumlver anlaumlggningsmetoder foumlr reducering av saumlttningar i vaumlgar A Ekstroumlm
3 Saumlttning av verkstadsbyggnad i Stenungsund uppfoumlrd paring normalkonsoliderad lera B Broms amp 0 0rrje
27 Baumlrfoumlrmaringga hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergspets Resultat fraringn modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
1968 20-
1968 15-
No
28 Bidrag till Nordiska Geoteknikermoumltet I Goumlteborg den 1968 5-7 september 1968
1 Nordiskt geotekniskt samarbete och nordiska geotekshynikermoumlten N Fodin
2 Naringgra resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring lerterraumlng speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolidering G Lindskog
3 Saumlttningar vid grundlaumlggning med plattor paring moraumlnshylera i Lund S Hansbo H Bennermark amp U Kihlbom
4 Stabilitetsfoumlrbaumlttrande spontkonstruktion foumlr bankfyllshyningar 0 Wager
5 Grundvattenproblem i Stockholms city G Lindskog amp U Bergdah
6 Aktuell svensk geoteknisk forskning B Broms
29 Classification of Soils with Reference to Compaction 1968 B Broms amp L Forssbad
30 Flygbildstolkning som hjaumllpmedel vid oumlversiktliga 1969 grundundersoumlkningar
1 Flygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning vid samhaumlllsshyplanering 1-2 U Kihlbom L Viberg amp A Heiner
2 Identifiering av berg och bedoumlmning av jorddjup med hjaumllp av flygbilder U Kihlblom
31 Nordiskt sonderingsmoumlte I Stockholm den 5-6 oktober 1967 1969 Foumlredrag och diskussioner
32 Contributions to the 3rd Budapest Conference on Soil 1969 Mechanics and Foundation Engineering Budapest 1968
1 Swedish Tie-Back Systems for Sheet Plle Walls B Broms
2 Stability of Cohesive Soils behind Vertical Openings in Sheet Pile Walls Analysis of a Recent Failure B Broms amp H Bennermark
33 Seismikdag 1969 Symposium anordnat av Svenska Geotek- 1970 niska Foumlreningen den 22 april 1969
34 Naringgot om geotekniken I Sverige samt dess roll i plana- 1970 rings- och byggprocessen Naringgra debattinlaumlgg och allmaumlnna artiklar
T Kallstenius 1 Geoteknikern I det specialiserade samhaumlllet B Broms 2 Diskussionsinlaumlgg vid konferens om geovetenskaperna
7 mars 1969 3 Geoteknik i Sverige - utveckling och utvecklingstenshy
denser 4 Geotekniska undersoumlkningar och grundlaumlggningsmetoshy
der 5 Grundlaumlggning paring plattor - en allmaumln oumlversikt
Pris kr Sw ers)
15-
5-
10-
30-
10-
Out of print
15-
35 Piles - a New Force Gauge and Bearing Capacity Calcu- 1970 10 -lations
1 New Pile Force Gauge for Accurate Measurements of Pile Behavior during and Following Driving B Felenius amp Th Haagen
2 Methods of Calculating the Ultimate Bearing Gapashycity of Piles A Summary B Broms
36 Paringlslagning Materialegenskaper hos berg och betong 1970 10 -1 Bergets baumlrfoumlrmaringga vid punktbelastning
S-E Rehnman
2 Deformationsegenskaper hos slagna betongparinglar B Felenius amp T Eriksson
37 Jordtryck mot grundmurar 1970 10-1 Jordtryck mot grundmurar av Lecablock
S-E Rehnman amp B Broms
2 Beraumlkning av jordtryck mot kaumlllarvaumlggar B Broms
38 Provtagningsdag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 25 -Geotekniska Foumlreningen den 28 oktober 1969
No
39 Moraumlndag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 Geotekniska Foumlreningen den 3 december 1969
40 Stability and Strengthening of Rock Tunnels in Scandinavia 1971 1 Correlation of Seismic Refraction Velocities and Rock
Support Requirements in Swedish Tunnels 0 S Cecil 2 Problems with Swelling Clays in Norwegian Undershy
ground Constructions in Hard-Rocks R Semer-Olsen
41 Staringlparinglars baumlrfoumlrmaringga Resultat av faumlltfoumlrsoumlk med laumltta 1971 slagdon G Fjelkner
42 Contributions to the Seventh lnternational Conference on 1971 Soil Mechanics and Foundation Engineering Mexico 1969
43 Centrically Loaded lnfinite Strip on a Single-Layer Elastic 1972 Foundation - Solution in Closed Form According to the Boussinesq Theory B-G Hellers amp 0 Orrje
44 On the Bearing Capacity of Driven Piles 1972 1 Methods Used in Sweden to Eva I uate the Bearing
Capacity of End-Bearing Precast Concrete Piles B Broms amp L Helman
2 Discussions at the Conference Behaviour of Piles London 1970 B Fellenius B Broms amp G Fjelkner
3 Bearing Capacity of Piles Driven into Rock With Discussion S-E Rehnman amp B Broms
4 Bearing Capacity of Cyclically Loaded Piles B Broms 5 Bearing Capacity of End-Bearing Piles Driven to Rock
S-E Rehnman amp B Broms
45 Quality in Soil Sampling 1972 1 Secondary Mechanical Disturbance Effects in Coheshy
sive Soil Samples T Kallstenius 2 Sampling of Sand and Moraine with the Swedish Foil
Sampler B Broms amp A Hallen
46 Geoteknisk flygbildstolkning En undersoumlkning av metodens 1972 tillfoumlrlitlighet L Viberg
47 Some Experiments on Hollow Cylinder Clay Specimens 1972 A K Jama
48 Geobildtolkning vid vaumlgprojektering Rapport fraringn foumlrsoumlks- 1972 verksamhet 1969-71 U Kihlblom L Viberg A Heiner amp K Hellman-Lutti
49 Lerzoner i berganlaumlggningar Diskussionsmoumlte anordnat av 1972 VA den 7 oktober 1970
50 Damping of Stress Waves in Piles during Driving Results 1972 from Field Tests G Fjekner amp B Broms
51 Skaring-Edeby Test Field - Further Studies on Consolidation of 1973 Clay and Effects of Sand Drains
1 Soil Movements below a Test Embankment R Holtz amp G Lindskog
2 Long-Term Loading Tests at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp B Broms
3 Excavation and Sampling around Some Sand Drains at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp G Holm
Pris kr (Sw ers)
25-
25-
30-
15 -
20-
20-
10-
10-
20-
30-
30-
20-
52 Lateral Earth Pressures on Walls and Measurements under 1973 25 -Different Temperature Conditions
1 Lateral Earth Pressures Due to Compaction of Cohesionless Soils B Broms
2 Earth Pressure against the Abutments of a Rigid Frame Bridge B Broms amp I Ingeson
3 Lateral Earth Pressure on a Bridge Abutment B Broms amp I Ingeson
4 Lateral Pressures on Basement Wall Results from Full-Scale Tests S-E Rehnman amp B Broms
5 Behaviour of Anchored Sheet-Pile Wall Exposed to Frost Action E Sandegren P 0 Sahlstroumlm amp H Stile
6 Back-Tied Sheet Pile Wall in Friction Soil Deformashytions and Drag Forces Due to Piling and Freezing G Sandqvist
1) Distribution AB Svensk Byggtjaumlnst
No
53 Piles - General Reports Basic Theories Measurements 1973 and a Case Record of Buckling
1 Settlements of Pile Groups B Broms 2 Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups
B Broms 3 Buckling of Piles Due to Lateral Soil Movements
Discussion B Fellenius 4 Bending of Piles Determined by lnclinometer Measureshy
ments B Fellenius 5 Precast Concrete Piles State-of-Art Report B Fellenius 6 Die Anwendung der Aumlhnlichkeitstheorie in der Geoshy
technik (Dimensional Analysis and Similarity Theory in Soil Mechanics) R Massarsch
54 Moraumlnleredagar 1972 Symposium anordnat av Svenska Geo- 1973 tekniska Foumlreningen den 2-3 maj 1972
55 New Lines in Quick Clay Research R Soumlderblom 1974 1 A New Approach to the Classification of Quick Clays 2 Application of Remote Sensing in the Quick Clay
Research 3 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry
- Part 111
56 Skadlig inverkan av vibrationer Symposium anordnat av 1974 Svenska Geotekniska Foumlreningen den 7 maj 1973
57 Geobildtolkning av maumlktighetsfoumlrharingllanden inom leromraring- 1974 den L Viberg
Pris kr (Sw ers) 30-
25-
20-
25-
22-
58 Trycksonderingsdag 1973 Symposium anordnat av Svenska 1975 30 -Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
~middot
Pris 30-
LlbvTrydt Sthlm 197 ~18
2
Vissa trycksonder maumlter aumlven sk lokal mantelfriktion Denna maumltning goumlrs paring
en viss (lokal) del av staringngens mantelyta vanligen omedelbart ovanfoumlr spetsshy
konen paring mekanisk eller elektronisk vaumlg Kvoten mellan lokal mantelfriktion
och spetsmotstaringnd har visat sig vara jordartsberoende vilket ger moumljlighet till
en grov jordartsbedoumlmning Denna tillaumlggsinformation aumlr av stort vaumlrde och har
starkt bidragit till det vaumlxande intresset foumlr trycksondering
Svenska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Den i Sverige hittills vanligaste trycksonderingsutrustningen har utvecklats av
Ingenjoumlrsfirma Nilcon AB Kaumlnnetecknande foumlr denna metod aumlr att spetsen med
tillhoumlrande skaft (fig 1) genom en glappkoppling aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till sondshy
staringngen i oumlvergaringngen mellan denna och spetsen Sjaumllva spetsen har formen av en
urgroumlpt fyrkantig pyramid med maximalt 10 cm2 tvaumlrsnittsyta Glappet uppgaringr
till 5 a 10 cm och utnyttjas foumlr att paring vissa nivaringer vanligtvis var eller varannan
meter bestaumlmma mantelmotstaringndets andel i totalmotstaringndet Denna maumltning tillshy
garingr saring att sondstaringngen dras upp saring mycket som glappet medger varefter den
aringter trycks ner under maumltning av erforderlig kraft Paring diagrampapperet (fig 2)
som automatiskt matas fram med 1100 av sondens neddrivningshastighet komshy
mer denna upp- och nedaringtgaringende roumlrelse av sondstaringngen att ge tvaring horisontella
linjer av vilka den undre ritas naumlr sonden avlastas och den oumlvre naumlr denna aringter
belastas Naumlr vertikalkraften i detta laumlge oumlverstiger mantelmotstaringndet trycks
sondstaringngen till kontakt med spetsen vilket ger mantelmotstaringndet Naumlr kraften
oumlkas ytterligare foumlr oumlvervinnande av spetsmotstaringndet sammanfaller de baringda
linjerna Ens k 0-linje konstrueras genom att mantelmotstaringnden paring de olika
maumltnivaringerna sammanbinds Avstaringndet fraringn denna linje till kurvan utgoumlr spetsshy
motstaringndet
Naumlr sonderingsmotstaringndet oumlverstiger stoumlrsta tillgaumlngliga nedtryckningskraft
(10-20 kN) kan ytterligare nedtraumlngning erharingllas genom att spetsen roteras vid
reducerad tryckkraft (3 a 5 kN) Om det aumlr moumljligt oumlvergaringr man paring nytt till vanshy
lig trycksondering
3
Principskiss av gjgppkoppling
Piot
~ ~ Sektion a-a A B
Fig 1 Nederdel av trycksond typ Nilcon med glappkoppling och spets i form av 11urgroumlpt 11 fyrkantig pyramid Principfigur
Lower part of the static penetrometer type Nilcon supshyplied with an axial play above the pyramidical squareshyshaped point In principle
5
10
15
20
25
4
0
Torrskorpa
Lera
Snaumlckskallager
Lera E c 0 gt
Grusf 0 E f (lJ
O C
Lerasect-0
Fin sand mycket loumlst lagrad
Lera
Sten
Lera
ISand och grus moraumln
t 3x25 varv (5 kN)
f 50 varv (5-8kN)
10 I 2s2m0 Kraft kN
Fig 2 Exempel paring automatiskt uppritat diagram fraringn trycksond typ Nilcon
Diagram automatically recorded by the Nilcon device
5
Utrustningen kan antingen foumlrankras i jorden med jordskruvar varvid neddrivshy
ningen aringstadkommes manuellt eller monteras paring traktor varvid traktorns
hydraulik utnyttjas foumlr neddrivningen och dess tyngd tjaumlnar som motharingll
Omkring 1950 utvecklades vid Statens geotekniska institut (SGI) en hydraulisk
trycksond (fig 3) Funktionssaumlttet foumlr sonden framgaringr schematiskt av fig 4
Sondstaringngen drivs ner under samtidig nedpressning och rotation Maximalt vridshy
moment uppgaringr till 250 Nm och maximal tryckkraft till 10 kN (== fordonets tyngd)
Neddrivningshastigheten aumlr ca 3 mmin Spetsen roumlrlig i foumlrharingllande till
sondstaringngen aumlr konisk med en basdiameter av 25 respektive 40 mm motsvaranshy2
de en tvaumlrsnittsarea av ca 5 respektive ca 12 5 cm Foumlrharingllandet mellan nedshy
pressningshastighet och rotationshastighet motsvarar en stigning av 15 Foumlrsoumlksshy
resultat har visat att samma foumlrharingllande gaumlller foumlr kvoten mellan neddrivningsshy
motstaringnd och vridningsmotstaringnd i mantelytan under sonderingen Vridningsmotshy
staringndet erharinglls ur uppmaumltt vridmoment Eftersom aumlven det totala sonderingsmotshy
staringndet maumlts kan spetsmotstaringndet erharingllas som skillnaden mellan totalmotstaringndet
och neddrivningsmotstaringndet i mantelytan (jfr fig 5) Denna utvaumlrdering av
spetsmotstaringndet goumlrs direkt av maskinen och uppritas som funktion av djupet
under markytan
Elektroniska metoder
Ingenj oumlrsfirma Borros AB har utvecklat en elektronisk trycksond foumlr direkt maumltshy2
ning av spetsmotstaringndet Spetsen finns i olika utfoumlranden samtliga med 10 cm
area Den aumlr utrustad med traringdtoumljningsgivare vilka genom en kabel staringr i foumlrshy
bindelse med ett registrerande maumltinstrument vid markytan (jfr fig 1-3 i artikel
av A Haumlgby i denna publikation) Maximal nedtryckningskraft uppgaringr normalt
till 40 kN Foumlr speciella foumlrharingllanden finns moumljligheter att anvaumlnda kraftigare
spetsar Nedtryckningskraften aumlr emellertid aumlven beroende av foumlrankringsmoumljshy
ligheterna (tex jordskruvar) Foumlr neddrivningen anvaumlnds vanligtvis vevdomkraft
varvid en nedpressningshastighet av ca O 8 mmin erharinglls
6
Fig 3 Trycksond typ SGI monterad paring en Mercedes Unimog
Static penetrometer type SGI mounted on a Mercedes Unimog jeep
7
~ Fast system
Valsar
Svaumlngbart och i vertikalled roumlrligt ----iA
system Haumlvstaringng foumlr oumlvershyfoumlring av roumlrelse till skrivaren
Moumltfjaumlder foumlr vridshymoment
Sondspets
Roterande
- Ej roterande---
Spets i1 25 mm Spets Jf 40 mm
Fig 4 Principfigur av trycksond typ SGI med tillhoumlrande spetsar
General arrangement of the SGI penetrometer In principle
8
Spelsmolstampod
jNeddrivni ngsmotstampndi mantelytan -
-
Stigning 15 ( kaumlnd I
Vridningsmotstampnd i mantelytan (maumlts)
Roumlrelseriktning foumlr en punkt p8 mantelytan
Fig 5 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd vid trycksondering typ SGI
Principle of separating skin friction from cone resistance at the SGI penetrometer
Tryckkraft paring ( ~~nerstaringng ger ~etsmotstaringndet
-7cm~v
(a) ( b) (c)
Fig 6 Spets till hollaumlndsk sond (a-b) samt handtag (c) foumlr manoumlvrering av tryckkraften till staringng och ytterroumlr (efter Sanglerat 1972) Point of the Dutch Static Penetrometer (a-b) and handle (c) for the change of load application from inner rod to tube ( af ter Sanglerat 1972)
9
Traringdtoumljningsgivarna bestaringr av fyra aktiva och fyra passiva givare de senare
foumlr temperaturkorrigering Genom seriekoppling av de fyra givarna uppnarings foumlrshy
delen att eventuella boumljspaumlnningar utbalanseras och endast vertikala krafter
registreras Vid oumlkat eller minskat tryck mot spetsen laumlngdaumlndras denna i axiell
led vilket ger en motstaringndsaumlndring i traringdtoumljningsgivarna och samtidigt en obalans
i maumltinstrumentet vid markytan Denna obalans motsvarar trycket mot spetsens
tvaumlrsnittsarea (10 cm2) Skrivaren goumlr daring utslag motsvarande obalansen varvid
spetsmotstaringndet automatiskt erharinglls som funktion av djupet under markytan
Utlaumlndska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Hollaumlndsk try-0ksond _
En oumlversikt oumlver utlaumlndska trycksonderingsmetoder inleds naturligen med en
beskrivning av den hollaumlndska trycksonden som aumlr den aumlldsta och har varit
foumlrebild foumlr senare utvecklade metoder Den har vunnit spridning oumlver saring gott
som hela vaumlrlden (ca 1000 exemplar laumlr finnas av denna sond) Den tillverkas av
Goudsche Machinefahriek Gouda
Spetsen som aumlr patenterad av Geotekniska laboratoriet i Delft aumlr konisk (fig 6) 2och har 60deg spetsvinkel och 10 cm tvaumlrsnittsarea Mellan spetsen och dess foumlrshy
laumlngning utbildas en slaumlppning som paringverkar brottutvecklingen i jorden vid spetshy
sen (minskar spetsmotstaringndet) Spetsens skaft aumlr som framgaringr av figuren svagt
koniskt med upparingt avtagande diameter
Neddrivningskraften oumlverfoumlrs till spetsen via ett inre staringngsystem daumlr de 1 m
laringnga staumlngerna (r 15 mm) 1tstaplas t1 paring varandra utan hopgaumlngning Detta moumljligshy
goumlrs genom att ytterroumlrets innerdiameter aumlr endast 1 mm stoumlrre (16 mm) aumln
staringngdiametern Roumlrens ytterdiameter aumlr 36 mm och laumlngden aumlr 1 m dvs samma
laumlngd som innerstaumlngerna
Vid sonderingen maumlts spetsmotstaringndet i 20 cm intervaller genom att foumlrst enbart
spetsen trycks ner ca 7 cm Daumlrefter trycks ytterroumlret ner lika laringngt vilket ger
mantelmotstaringndet (jfr fig 6 a-b) Vid fortsatt tryckning paring ytterroumlret foumlljer aumlven
10
spetsen med (ca 13 cm) till naumlsta maumltningsnivaring varvid det totala neddrivningsshy
motstaringndet erharinglls
Den hollaumlndska trycksonden foumlrekommer i flera versioner en laumlttare sond foumlr
tryckkrafter upp till 20 a 25 kN och andra tyngre varianter vanligtvis med
kapaciteten 100 kN respektive 200 kN Tryckkraften kan foumlr den laumlttare sonden
snabbt oumlverfoumlras fraringn innerstaumlnger till ytterroumlr eller vice versa genom att handshy
taget dras ut eller skjuts in (jfr fig 6 c och fig 7 b) Foumlr oumlvriga versioner sker
denna operation paring ett naringgot annorlunda saumltt (jfr nedan)
Den laumlttare sonden aumlr handdriven (fig 7 a) och anvaumlnds huvudsakligen foumlr sondeshy
ring i loumlsare jordar vanligtvis till houmlgst 10 m djup Foumlr att reducera mantelshy
motstaringndet och daumlrigenom oumlka sondens aktionsdjup anvaumlnds ofta till denna version
ytterroumlr vars diameter aumlr lika med spetsdiametern endast vid roumlraumlndarna men
paring 90 av roumlrlaumlngden har mindre diameter (jfr fig 12 b) I samma syfte foumlrses
ibland det nedersta roumlret istaumlllet med en lokal foumlrtjockning ett stycke ovanfoumlr
spetsen I baringda fallen kan endast spetsmotstaringndet maumltas
De tyngre hollaumlndska trycksonderna aumlr mekaniserade Fig 8 a visar 100 kNshy
versionen Foumlr avlaumlsning finns tvaring oljemanometrar (fig 8 b) den ena avsedd
foumlr maumltning av spetsmotstaringnd den andra foumlr mantelmotstaringnd och totalmotstaringnd
Neddrivningsanordningen har utrustats med ett hjulpar foumlr att underlaumltta foumlrflyttshy
ningen Den kan saringledes dragas foumlr hand eller med traktor mellan borrpunkterna
Utrustningen kan ocksaring monteras paring fordon saringsom visas i fig 9 a varvid vid
sonderingen fordonet maringste foumlrankras (fig 9 b) om dess tyngd inte ger erfordershy
ligt motharingll Fordonet i figuren aumlr utrustat med kran Foumlr att skydda fordonets
fjaumldring vid lyftning av tyngre foumlremaringl km stoumldben erfordras (fig 9b) Foumlr nedshy
drivning av jordskruvarna anvaumlnds vridenheten till den visade kranen vilket inneshy
baumlr en avsevaumlrd tidsbesparing
Paring initiativ av Begemann utvecklades under 1960-talet foumlr den hollaumlndska tryckshy
sonden en helt ny spets friktionsmantel~etsen med vilken aumlven lokal mantelshy
friktion kan maumltas Skillnaden jaumlmfoumlrt med vanliga spetsar bestaringr huvudsakligen
i att den nya spetsen har faringtt ytterligare en komponent en friktionsmantel med 2mantelytan 150 cm placerad ca 20 cm ovanfoumlr spetskonen (jfr fig 10) Vid
tryckning paring innerstaumlngerna kommer i detta fall spetsen foumlrst att tryckas ned
ca 4 cm (straumlckan a i fig 11) varefter aumlven friktionsmanteln foumlljer med en
11
Fig 7 Laumlttare hollaumlndsk sond (25 kN) (a) med naumlrbild av manoumlvershyorgan foumlr kraftoumlverfoumlring b)
Light Dutch Static Penetrometer (25 kN) (a) anda close-up of the handle for the change of load application (b)
12
(a)
(b)
Fig 8 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) (a) med detalj av registreringsshyanordning (b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) (a) with a close-up of the recording part (b)
13
(a)
(b)
Fig 9 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) monterad paring foumlrankrat fordon Foumlrankringsskruvarna drivs med hjaumllp av den visade kranen (a-b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) mounted on an anchored vehicle The screw anchors are driven by the crane shown (a-b)
14
Begemanns spets
Begemann s cone
Fig 1 O Begemanns friktionsmantelspets och den vanliga (korta) hollaumlndska trycksondspetsen i hoptryckt och maximalt utdraget laumlge
Begemann s Adhesion Jacket Cone and the common (short) Dutch cone in the compressed and the max extended position
15
straumlcka av ca 4 cm (straumlckan b) samtidigt som spetsen trycks ned lika laringngt
(totalt straumlckan a+b) Den lokala mantelfriktionen saumltts lika med tryckkraftens
oumllming fraringn foumlrsta till andra avlaumlsningstillfaumlllet (P -P ) dividerad med friktionsshy3 2
2mantelns yta (150 cm ) Tryckkraften oumlverfoumlrs nu fraringn innerstaumlngerna till yttershy
roumlren varvid de olika delarna teleskopiskt garingr in i varandra Under denna nedshy
trycknings foumlrsta 4 cm erharinglls mantelmotstaringndet laumlngs ytterroumlren vilket under
foumllj ande 4 cm oumlkar med det lokala mantelmotstaringndet laumlngs friktionsmanteln
Tryckningen paring ytterroumlren fortsaumltts daumlrefter tills sondspetsen naringr naumlsta maumltshy
nivaring vilket ger det totala sonderingsmotstaringndet (P i fig 11)1
En jaumlmfoumlrelse mellan Begemanns friktionsmantel och jaumlmntjocka friktionsmantlar
utgoumlrande en del av ytterroumlret (jfr t ex Fugros sond i fig 16) har visat att den
nedre avfasade delen av Begemanns friktionsmantel ger en form av spetsmotshy
staringnd som i sand och grus kan utgoumlra upp till 50 av det uppmaumltta friktionsmanshy
telmotstaringndet
I vissa fall kan kombinationen stort spetsmotstaringnd - stort sonderingsdjup medfoumlra
att den elastiska sammantryckningen av innerstaumlngerna blir saring stor att den tillshy
gaumlngliga slaglaumlngden inte aumlr tillraumlcklig foumlr att roumlra spetsen (mer aumln 8 cm samshy
mantryckning) eller friktionsmanteln (mer aumln 4 cm sammantryckning) Den elasshy
tiska sammantryckningen utgoumlr ca 1 cm per 360 enheter av produkten kraft (kN)
x djup (m)
Vid mycket smaring spetsmotstaringnd kan korrektion erfordras foumlr innerstaumlngernas vikt
1 38 kgm Foumlr att haringlla friktionen mellan innerstaumlnger och ytterroumlr saring laringg som
moumljligt aumlr det tillraringdligt att anvaumlnda smoumlrjmedel Friktionen medfoumlr naumlmligen
att det uppmaumltta spetsmotstaringndet blir foumlr stort
Begemanns friktionsmantelspets kan anvaumlndas till samtliga versioner av hollaumlndsk
trycksond
Aumlven i Belgien aumlr hollaumlndsk trycksond mycket vanlig Av tradition anvaumlnder man
dock den spetstyp som visas i fig 12 a-b Spetsen som ansluter direkt ti11 innershy
staumlngerna salmar helt mantel och bestaringr endast av en kon som tillsammans med
innerstaumlngerna aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret Den baumlsta oumlverensstaumlm-
16
I I Il m N
Maumltning av totalmotstaringnd
Maumltning av spetsmotstaringnd
Maumltning av
spetsm otstaringnd + +lokal friktion
C trycks tele -
skopiskt in i B ( ger mantel -motstaringnd laumlngs staringngen) och
sedan (C+ B) in i A
Fcktoo-1mantel ( maumltning av lokal friktion)
C
B
~
A
I I 636mm----- 1- 16 36mm [
J Horisontal skalan ~ 3 ggr___v--e---rtik-=-a=ls=k=a_la=n--______
Fig 11 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd lokal mantelshyfriktion och totalt mantelmotstaringnd vid sondering med Begemann-spetsen
Principle of separating cone resistance local friction and total skin friction in connection with the Begemann cone
17
(a)
(b)
Fig 12 Sondspets till hollaumlndsk trycksond enligt belgisk praxis a) Spets med innerstaringng b) Spets och ytterroumlr
Point of the Dutch Static Penetrometer according to Belgian practice a) Point with inner rod b) Point and tubes
18
melsen mellan uppmaumltt och verkligt spetsmotstaringnd erharinglls med denna spets om
maumltningen sker just i det oumlgonblick spetsen boumlrjar roumlra sig Det aumlr ocksaring detta
vaumlrde som anges som spetsmotstaringnd vid sondering med denna spets Vid fortshy
satt nedtryckning av spetsen kommer den av spetsen undantraumlngda jorden successhy
sivt att fylla ut det tomrum som bildas genom glappet mellan spets och ytterroumlr
Denna moumljlighet foumlr jorden att roumlra sig runt spetsen ger ett foumlr laringgt spetsmotshy
staringnd ofta endast 50 av initialvaumlrdet enligt ovan
Foumlrsoumlk har visat att de nedaringtriktade friktionskrafter som upptraumlder mellan sondshy
staringngens respektive spetsens mantelyta och jorden under neddrivningen ger ett
extra oumlverlagringstryck paring spetsnivaringn En spets utan slaumlppning med viss manshy
tellaumlngd ger daumlrfoumlr stoumlrre spetsmotstaringnd (ca 10) aumln en spets utan mantel Detta
aumlr en av orsakerna varfoumlr man i Belgienfoumlredrar den ovan beskrivna spetsen
utan mantel
En av Haefeli-Fehlmann konstruerad trycksond (fig 13) aumlr foumlrsedd med glappshy
koppling nere vid spetsen Spetsens manteldel har samma diameter som spetsen 2och en mantelyta av 160 cm Med denna metod saumlrskiljs spets- och mantelmotshy
staringnd paring ett mera indirekt saumltt aumln vid vanligt foumlrfarande enligt ovan Totalt
sonderingsmotstaringnd erharinglls vid samtidig nedtryckning av spets och staumlnger
Mantelmotstaringndet mot staringngen bestaumlms genom att sondstaringngen vid tillfaumllligt
avbrott i sonderingen dras upp straumlckan a (fig 13) Vid ytterligare uppdragning
foumlljer aumlven spetsen med varvid uppdragningsmotstaringndet oumlkar med det delmanshy2
telmotstaringnd som upptraumlder mot spetsens mantelyta (160 cm ) Eftersom saringlunshy
da mantelmotstaringndet maumlts under en upparingtgaringende roumlrelse av staringngen under det att (
totalmotstaringndet maumlts under nedtryckningsskedet blir det haumlrvid erharingllna mantel-
motstaringndet vanligen mindre aumln det som ingaringr i totalmotstaringndet Skillnaden melshy
lan totalmotstaringnd och mantelmotstaringnd dvs spetsmotstaringndet blir daumlrfoumlr i detta
fall foumlr stort
Elektroniska metoder
Omkring aringr 1950 utvecklades vid Degebo (Deutsche Forschungsgesellschaft foumlr
Bodenmechanik) en elektronisk trycksondutrustning som numera tillverkas av
19
115mm (A160 c~l
Tvaumlrsnittsarea ( 15 crrf l
Fig 13 Nederdel av trycksond typ Haefeli-Fehlmann
Lower part of static penetrometer type Haefeli-Fehlmann
Maumltt raringdens svaumlngning (daumlmpad)
(bl
middot -1AAA ( cl Jaumlmfoumlrelsetraringshy
dens svaumln~ning (odaumlmpad)bull~
Maumltt raringd
Maumltmantel (dl Svaumlngnings bild efter avstaumlmning av jaumlmfoumlrelse -traringdens frekvens
Maumltspets
(al
Ljusskaumlrm Jaumlmfoumlrelsetraringd
c~middot middot middotmiddotmiddotmiddot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot middotmiddot Avstaumlmningsratt--el j bull l
~ Maumltt raringd
(el
Fig 14 Nederdel av trycksond typ Maihak (a) samt princip foumlr elektronisk maumltning av spetsmotstaringnd (b-e)
Lower part of static penetrometer type Maihak (a) and principle for electronic recording of the cone resistance (b-e)
20
Maihak AG i Hamburg Spetsen aumlr konisk med spetsvinkeln 60deg och diametern
35 7 mm (jfr DIN 4094) Spetsmotstaringndet maumlts elektroniskt under det att manshy
telmotstaringndet maumlts hydrauliskt med oljemanometer Stoumlrsta tillaringtna spetskraft
aumlr 50 kN och maximal totalkraft 75 kN
Trycket som uppstaringr mot spetsen under sondens nedtraumlngning medfoumlr elastiska
sammantryckningar av en tunnvaumlggig cylindrisk mantel placerad omedelbart
ovanfoumlr spetsen (fig 14 a) Dessa elastiska sammantryckningar utnyttjas foumlr
maumltning av spetsmotstaringndet enligt foumlljande Tryckvariationerna faringr paringverka en
foumlrspaumlnd staringltraringd som har faumlsts centralt i axiell led i maumltmanteln Vid belastshy
ning minskas foumlrspaumlnningen och daumlrmed egenfrekvensen i traringden Dessa variashy
tioner i egenfrekvens oumlverfoumlrs till elektriska svaumlngningar av en elektromagnet
och foumlrs upp genom staumlngerna via en maumltkabel till en mottagare vid markytan
Fig 15 visar mottagarenheten som kan anslutas antingen till 220 V eller till
110 V vaumlxelstroumlm (50 Hz) Naumlr stroumlmbrytaren (10) slarings till visar sig paring ljusshy
skaumlrmen (2) en horisontell ljuslinje (fig 14c) Denna linje motsvarar den i
mottagaren befintliga jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngning som aumlr odaumlmpad Ljusshy
bildens skaumlrpa och ljusstyrka kan staumlllas in med rattarna (12) och (13) i fig 15
Maumlttraringden i spetsen svaumlnger endast naumlr den erharingller svaumlngningsimpuls fraringn
mottagarenheten Denna svaumlngning blir daumlmpad (fig 14 b) Svaumlngningsimpulsen
kan regleras (15) antingen manuellt eller automatiskt (fig 15) Intervallet melshy
lan impulserna kan staumlllas in med vred (14) Varje impuls orsakar en vertikal
avlaumlnkning av ljusbilden paring skaumlrmen Naumlr jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngningsfrekvens
har avstaumlmts saring att den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens kommer ljusbilden
att visa en sluten kurva som till foumlljd av maumlttraringdens daumlmpade svaumlngning laringngshy
samt sluter sig och om impulserna upphoumlr aringtergaringr till ett horisontellt streck
Under den tid som staringr till foumlrfogande innan maumlttraringdens svaumlngning helt har daumlmshy
pats maringste jaumlmfoumlrelsetraringdens och maumlttraringdens frekvens avstaumlmmas Detta tillgaringr
saring att man med hjaumllp av dubbelvredet (4) aumlndrar jaumlmfoumlrelsetraringdens frekvens tills
den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens (jfr principskissen i fig 14 e) Frekvensshy
likheten avgoumlrs med ledning av ljusbildens utseende paring ljusskaumlrmen Naumlr de baringda
svaumlngningsroumlrelserna tillsammans genererar en sluten kurva i form av en ellips
eller en cirkel (fig 14 d) som utan gungningar laringngsamt sluter sig aumlr
frekvenserna lika Grovinstaumlllning av frekvensen goumlrs med den undre och fin-
21
7
Fig 15 Maumltinstrument ull Maihak-sondenRecordill11 unit for the JAaihak Static penetrotneter
22
instaumlllning med den oumlvre av dubbel vredets baringda rattar Vanligtvis goumlrs en
bestaumlmning av spetsmotstaringndet per 10 cm neddrivning Neddrivningshastigshy
heten uppgaringr till ca 0 2 mmin
Firma Fugro i Holland har i samarbete med Philips Company konstruerat en
elektronisk trycksond foumlr direkt maumltning och registrering av spetsmotstaringndet
En senare version av sonden maumlter baringde spetsmotstaringnd och lokal mantelfriktion
(De Ruiter 1971) Spetsen skiljer sig i det senare fallet i flera avseenden fraringn 2
Begemanns spets men har liksom denna tvaumlrsnittsarean 10 cm och spetsvinshy
keln 60deg Den saknar daumlremot slaumlppning och aumlr cylindrisk i hela sin laumlngd 2(jfr fig 16) Friktionsmanteln har ytan 150 cm Foumlr maumltning av spetsmotshy
staringnd och lokal mantelfriktion finns i spetsen ett antal traringdtoumljningsgivare vilka
har placerats och kopplats paring saringdant saumltt att endast vertikala krafter maumlts De
spaumlnningsvariationer som orsakas av motstaringndsaumlndringarna i traringdtoumljningsgivarshy
na registreras av maumltinstrument via en Wheatstone-brygga foumlr spetsmotstaringndet
och en foumlr mantelfriktionen Resultatet erharinglls automatiskt som en kontinuerlig
kurva visande spetsmotstaringnd respektive lokal mantelfriktion som funktion av
djupet Signalerna fraringn spetsen foumlrs upp till maumltinstrumentet vid markytan via
en maumltkabel som aumlr traumldd genom de iharingliga staumlngerna Paring senare tid har Fugro
utvecklat ett datasystem vilket goumlr det moumljligt att oumlverfoumlra faumlltresultatet paring
telex till kontoret foumlr uppritning och utvaumlrdering varefter resultatet aringtersaumlnds
till foumlrsoumlksplatsen paring telex
Tre spetsar finns vilka kan anvaumlndas upp till en stoumlrsta kraft av 10 kN 50 kN
(normalspets) respektive 100 kN Foumlr att komma ifraringn foumlrankringsproblemet
har utrustningen monterats paring ett tungt specialfordon vilket enbart genom sin
tyngd ger ett motharingll av 120 - 130 kN
Moumljlighet finns vidare att utrusta Fugro-sonderna med en inklinometer vilken
kan vara av vaumlrde foumlr bedoumlmning av sondens krokighet vid sondering till stora
djup (25 - 30 m)
Fugro har genomfoumlrt en serie foumlrsoumlk daumlr friktionsmanteln placerades paring olika
avstaringnd fraringn spetsen Enligt nuvarande praxis ansluter den ca 14 cm laringnga
friktionsmanteln direkt till spetskonen dvs dess tyngdpunkt aumlr belaumlgen 7 cm
ovanfoumlr konen Vid foumlrsoumlksserien placerades manteln aumlven paring avstaringnden 25
23
7
8
5
3
Friktionsshymantel 4 utbytbar)
3
2
ij--J I
Fig 16 Spets till elektronisk trycksond typ Fugro (1) Konisk spets (10 cm2) (2) lastcell (3) traringdtoumljningsgivare (4) friktionsmantel (5) justeringsring (6) vattentaumlt bussning (7) kabel och (8) anslutning till staumlnger ( ur De Ruiter 1971)
Point of the electric static penetrometer type Fugro (1) Conical point (10 cm2) (2) load cell (3) strain gauges (4) friction sleeve (5) adjustment ring (6) water-proof bushing (7) cable and (8) connection with rods (from De Ruiter 1971)
24
35 65 och 85 cm fraringn konen Haumlrvid framkom att mantelfriktionen aumlr stoumlrst
omedelbart ovanfoumlr spetsen och att den minskar paringtagligt naumlr avstaringndet blir
stoumlrre aumln ca 20 cm (jfr placeringen av Begemanns friktionsmantel) Paring ca 70 cm
avstaringnd fraringn konen var mantelfriktionen endast 20 - 40 av vaumlrdet omedelbart
ovanfoumlr konen Naumlr avstaringndet oumlkades ytterligare kunde en tendens till oumlkad
mantelfriktion maumlrkas Indikationen var dock mycket svag eftersom den baseshy
rades paring endast en maumltpunkt En annan viktig slutsats vid Fugros foumlrsoumlk var att
de nedaringtriktade friktionskrafternas tillskott till det vertikala oumlverlagringstrycket
blev alltmer bestaumlmmande foumlr mantelfriktionens storlek och variation ju laumlngre
bort fraringn konen manteln placerades Foumlr att erharinglla baumlsta moumljliga underlag
foumlr tolkning av jordlagerfoumlljd bedoumlmdes det vara laumlmpligast att placera frikshy
tionsmanteln saring naumlra spetsen som det rent praktiskt aumlr moumljligt dvs motsvashy
rande nuvarande praxis
Vid Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) i Hamburg paringgaringr f n utvecklingen av
en elektronisk trycksond i samarbete med Byggnadsnaumlmndens geotekniska avdelshy
ning i Amsterdam Holland (ingenjoumlr L Kok) Denna trycksond aumlr enligt uppgift
utrustad foumlr maumltning av spetsmotstaringnd lokal mantelfriktion (paring en yta av 2400 cm ) staringnglutning samt porvattentryck paring spetsnivaringn Konens spetsvinkel
aumlr 60deg och dess basdiameter 35 6 mm Spetsmotstaringnd porvattentryck och
staringnglutning maumlts induktivt under det att mantelfriktionen maumlts medelst traringdshy
toumljningsgivare Oumlvre graumlnsvaumlrdet foumlr spetsmotstaringndet uppges vara 50 kN foumlr
mantelfriktionen 125 kPa (motsvarande en kraft av 5 kN) och foumlr porvattenshy
trycket 500 kPa Vidare kan staringnglutningar av upp till 25deg avvikelse fraringn lodshy
linjen maumltas i tvaring mot varandra vinkelraumlta plan
Statisk-dynamiska metoder
J ordlagerfoumlrharingllandena i Mellaneuropa skiljer sig ganska avsevaumlrt fraringn vad som
aumlr normalt i Sverige Ofta kant ex mycket loumlsa jordlager oumlverlagras av mycket
fasta lager Foumlr att foumlrbaumlttra trycksondens nedtraumlngningsfoumlrmaringga har daumlrfoumlr
metoder utvecklats som medger omvaumlxlande statisk och dynamisk sondering
s k statisk-dynamiska sonderingsmetoder
25
Andina-sonden
Den foumlrmodligen mest avancerade metoden i detta sammanhang aumlr av mekanisk
typ och har lanserats och patenterats av Andina i Schweiz Den foumlrekommer
sedan 1967 aumlven i Frankrike genom Sopecaf Company i Lyons Utrustningen aumlr
monterad paring ett specialfordon som enbart genom sin tyngd ger ett motharingll
av 150 kN Enligt ett foumlrfarande som beskrivs naumlrmare nedan utfoumlrs sondeshy
ringen (lastparingfoumlringen) saring laringngsamt att den kan jaumlmfoumlras med ett regelraumltt
belastningsfoumlrsoumlk Enligt ett andra foumlrfarande tillaumlmpas en konstant neddrivshy
ningshastighet av 2 cms
Spetsen som aumlr konisk (fig 17) har diametern 80 mm dvs tvaumlrsnittsytan 250 cm spetsvinkeln 90deg samt en speciell manteldel foumlr maumltning av lokal manshy
telfriktion (yta 628 cm 2) Den egentliga spetsen utgoumlrs av tvaring spetsar en 2central spets med diametern fel 39 mm (12 cm ) som aumlr fast foumlrbunden med
innerstaumlngerna (fel 35 mm) och en yttre koncentrisk spetsdel som foumlrstorar
den centrala spetsen utan att foumlraumlndra dess form Vid tryckning endast paring innershy
staumlngerna vilket blir aktuellt naumlr 80 mm-spetsen inte kan drivas djupare komshy
mer den centrala 39 mm-spetsen att loumlsgoumlras fraringn den stoumlrre spetsen och
sonderingen kan fortsaumlttas tills motstaringndet blir foumlr stort aumlven foumlr denna mindre
spets I detta laumlge kan man oumlvergaring till dynamisk sondering varvid slagningen
utfoumlrs med en 750 kg hejare som faringr falla fraringn 16 cm houmljd Nedtraumlngningen per
slag registreras automatiskt
Med Andina-sonden kan spetsmotstaringndet maumltas dels medan lasten laringngsamt paringshy
foumlrs intill dess spetsen boumlrjar roumlra sig (foumlrsta skedet) dels under det skede
naumlr spetsen oumlvergaringr fraringn roumlrelse till vila (andra skedet) Dessa baringda spetsmotshy
staringnd har visat sig vara i stort sett lika vid sondering i sand- eller grusavlagshy
ringar under det att spetsmotstaringndet i leriga och siltiga jordar alltid aumlr houmlgre
i foumlrsta aumln i andra skedet
Vid den statiska sonderingen med Andina-sonden kan mantelfriktionen laumlngs
friktionsmanteln bestaumlmmas paring mekanisk vaumlg Foumlr avlaumlsning av sonderingsmotshy
staringndet finns en dynamometer avsedd foumlr maumltning av spetsmotstaringnd respektive
totalmotstaringnd samt tvaring dynamometrar foumlr maumltning av lokalt mantelmotstaringnd
respektive totalt mantelmotstaringnd En form av dubbelkontroll existerar genom
moumljligheten att laumlsa av de manometrar som aumlr anslutna till det hydrauliska
systemet foumlr domkrafterna anvaumlnda foumlr nedpressningen
26
----1middotmiddotrr I I I I I I I I I I I I
250mm friktionsshymantel ( 628 cm2 )
Cent ralsp etsdel () 80mm
()35mm( 50 cm2 ) ( innerstaringng)
~ ltgt 39mm ( 12 cm2)
( o) (b)
Fig 17 Princip foumlr anvaumlndning av statisk-dynamisk sond typ Andina a) Vid normalt spetsmotstaringnd b) Vid stort spetsmotstaringnd (spetsen kan aumlven hejas ned)
Mode of using the static-dynamic penetrometer type Andina a) At normal cone resistance b) At arge cone resistance (the cone can also be hammered down)
27
Summary
The article describes the most important static penetration methods used at
present both in Sweden and abroad The old Dutch cone penetration method
commonly regarded as the prototype for the further developments of penetromshy
eters is described more in detail
The basic research in Sweden started in the beginning of 1940 but the main
contributions have been made ltluring the last two decades Today three lines of
concepts are followed by the manufacturers The most common static penshy
etrometer in Sweden is a mechanical device type Nilcon which is supplied
with an axial play just above the point This play makes it possible to separate
the skin friction from the cone resistance at desired levels Another Swedish
mechanical penetrometer evaluating the point resistance was developed by the
Swedish Geotechnical Institute A characteristic feature of this method is that
the rod is rotated ltluring the penetration while the ratio between the rotational
and penetrating velocity is held constant An electric penetrometer developed
by Borros AB measures the point resistance by means of a number of strain
gauges located in the point The strain gauges are connected to an amplifier
anda recording unit at the ground surface More recently a so-called acoustical
penetration method has been developed by Geotech AB Signals from the point
are here after amplification transmitted wirelessly to the receiver unit at the
ground surface This latter method is described in a separate article (by P J onell)
The foreign penetrometers described herein are (1) The Dutch penetrometer
including the Begemann friction jacket cone and the special point used in Belgium
for the Dutch penetrometers (2) the Haefeli-Fehlmann penetrometer (3) the
Maihak (Degebo) electric penetrometer (vibrating strings) (4) the Fugro electric
penetrometer which measures both point resistance and local friction II by means
of strain gauges and (5) an electric penetrometer under development by Hottinger
Baldwin Messtechnik in Hamburg Furthermore (6) the static-dynamic penetromshy
eter type Andina is described
28
Referenser
DE RUITER J 1971 Electric penetrometer for site investigations
J Soil Mech a Found Div Proc ASCE Vol 97 No SM2 p 457-472
DIN 4094 1964 Baugrund Ramm- und Drucksondiergeraumlte Abmessungen und
Arbeitsweise der Geraumlte Bl 1 Mai 1964
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice Elsevier Publ Co
Amsterdam p 1-91
29
TOLKNING AV TRY CKSONDERINGSRESULTAT
OumlVerdirektoumlr Bengt B Broms Statens Geotekniska Institut
Inledning
Trycksondering som aumlr en statisk sonderingsmetod liksom viktsondering
anvaumlnds i relativt stor utstraumlckning i Sverige fraumlmst vid oumlversiktliga undersoumlkshy
ningar foumlr att uppskatta jordlagerfoumlljd de olika lagrens utstraumlckning och
homogenitet samt foumlr att faring en uppfattning om jordens fasthet Undersoumlkningarna
kompletteras som regel med provtagning foumlr att faststaumllla jordlagrens sammanshy
saumlttning haringllfasthet och deformationsegenskaper En stor foumlrdel med tryckshy
sondering i jaumlmfoumlrelse med maringnga andra sonderingsmetoder aumlr att man erharingller
en automatisk kontinuerlig registrering av sondmotstaringndet Om mantelfriktionsshy
maumltning utfoumlrs samtidigt saring att spetsmotstaringndet kan saumlrskiljas vilket behandshy
las i det foumlljande oumlkas moumljligheten att avgoumlra jordlagrens sammansaumlttning
I Mellaneuropa brukas trycksondering framfoumlrallt vid detaljundersoumlkningar i
fraumlmst friktionsjord Sonderingsresultaten anvaumlnds daumlr i huvudsak vid beraumlkshy
ning av plattors och paringlars brottslast och saumlttning
En oumlversikt av olika sonderingsmetoder och tolkningen av foumlrsoumlksresultaten ges
i The Penetrometer and Soil Exploration av Sanglerat (1972) och i Dynamic
and Static Sounding of Soils in Engineering Geology av Bondarik (1967) I den
senare boken summeras fraumlmst rysk erfarenhet Svenska erfarenheter med
trycksondering har sammanfattats bl a av Kallstenius (1969) och Bergdahl (1969)
och norska erfarenheter av Andresen (1969) Foumlreliggande uppsats som delvis
bygger paring studier av ovanstaringende tvaring boumlcker och annan litteratur ger en oumlvershy
sikt av trycksonderingens anvaumlndning vid bedoumlmning av plattors och paringlars baumlrshy
foumlrmaringga jaumlmte utvaumlrdering av saumlttningar
Trycksondering i friktionsjord
Vid trycksondering i friktionsmaterial med konstant relativ lagringstaumlthet oumlkar
det specifika spetsmotstaringndet med djupet under markytan ned till ett visst kritiskt
30
djup saringsom paringvisats bl a av Kerisel (1961) och Vesic (1964) Foumlrsoumlk har visat
att det kritiska djupet bl a oumlkar med oumlkad relativ lagringstaumlthet Det kritiska
djupet torde emellertid aumlven paringverkas av friktionsjordens gradering och kornshy
storlek Dessutom inverkar spetsdiametern hos sonden
Under det kritiska djupet aumlr spetsmotstaringndet i stort sett konstant och oberoende
av djupet och av spetsdiametern saringsom visas i fig 1 Spetsmotstaringndet paringverkas
daumlr av foumlrutom jordens relativa lagringstaumlthet aumlven av oumlverlagringstrycket
jordens deformationsegenskaper det ursprungliga spaumlnningstillstaringndet och de
enskilda jordpartiklarnas haringllfasthet (Naumlr spetsmotstaringndet i sand oumlverstiger
ca 10 il 20 MNm2 boumlrjar sandpartiklarna att krossas vid sondspetsen)
Schultze amp Melzer (1965) rapporterar att oumlverlagringstrycket har en relativt
stor inverkan paring sondmotstaringndet Foumlrsoumlk har vidare visat att det ej raringder naringgot
enkelt samband mellan relativ lagringstaumlthet och sondmotstaringnd saringsom paringpekats
exempelvis av Muhs (1966) Kahl et al (1968) rapporterar att vid samma relashy
tiva lagringstaumlthet aumlr sondmotstaringndet houmlgre foumlr ensgraderad (sorterad) aumln foumlr
vaumllgraderad (osorterad) friktionsjord utom naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr
houmlg (Drgt 0 75)
Vid sondens nedtraumlngning under det kritiska djupet packas jorden kring sonden
varvid jordens volym minskar Jorden intill sondspetsen roumlr sig daumlrvid i huvudshy
sak nedaringt och i sidled Volymminskningen svarar mot sondspetsens och sondshy
staringngens totala volym under markytan Oumlver det kritiska djupet roumlr sig jorden
daumlremot aumlven upparingt mot markytan Daumlrigenom faringr jordens deformationsegenskashy
per stoumlrre inverkan paring sonderingsmotstaringndet under det kritiska djupet aumln oumlver
detta
Den ryske forskaren Durante (Bondarik 1967) har i sand undersoumlkt inverkan av
oumlverlagringstrycket paring det kritiska djupet och paring sonderingsmotstaringndet Sondeshy
ring med en dynamisk sonderingsmetod utfoumlrdes efter det att sanden schaktats
bort till 10 m djup Detta resultat jaumlmfoumlrdes med sonderingsmotstaringndet foumlre
avschaktningen Durante fann att sonderingsmotstaringndet efter avschaktning
minskade kraftigt naumlrmast den avschaktade ytan ned till ca 40 cm djup Daumlrshy
under svarade sondmotstaringndet mot det som uppmaumlttes foumlre avschaktningen paring
samma nivaring Samma effekt torde foumlreligga vid trycksondering Liknande resulshy
tat har foumlr viktsondering rapporterats av Dahlberg (1972)
31
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
20 40
2
Ec 4 g- Cl 0 middot~ a00 0
oo N
6 () -J Il Il
amp 0[t LO
8
Fig 1 Spetsmotstaringndet vid sondering i sand vid olika relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance in sand at different relative density (after Kerisel 1957)
Spaumlnningsoumlkning Stress increase
Fig 2 Spaumlnningsoumlkning fraringn friktionshylsa vid sondspetsens nivaring (efter Raedschelders 1961)
Stress increase caused by friction sleeve located at the level of the sounding cone (after Raedschelders 1961)
32
Grundvattenytans laumlge paringverkar sonderingsmotstaringndet saringsom paringpekats av Schultze amp Melzer (1965) Naumlr grundvattennivaringn passerades observerade de att sonderingsmotstaringndet minskade Liknande observationer har aumlven gjorts av Weiss (1964) Skillnaden i sondmotstaringnd mellan fuktig och vattenmaumlttad sand minskade med oumlkat oumlverlagringstryck och oumlkad relativ lagringstaumlthet
Geuze (1953) har undersoumlkt penetrationshastighetens inflytande paring sondmotstaringnshydet i sand Maximalt uppskattades denna inverkan till ca 7 vid en tiofaldig
oumlkning av penetrationshastigheten Kerisel (1961) och Jezequel (1969) rapporshy
terar att penetrationshastigheten ej hade naringgon inverkan i sand oumlver grundvattenshyytan Under grundvattenytan sjoumlnk daumlremot sondmotstaringndet med ca 20 naumlr nedshytryckningshastigheten oumlkade tio garingnger Vad som kan ha orsakat denna minskning av sonderingsmotstaringndet aumlr ej angivet Det aumlr moumljligt att de houmlga porvattenoumlvershytryck som erharinglls naumlr lagringstaumltheten aumlr laringg kan ha inverkat
Enligt Eide (1956) kan lagringstaumltheten foumlr sand uppskattas ur resultaten fraringn trycksondering enligt foumlljande tabell
Tabell 1 Samband mellan lagringstaumlthet och spetsmotstaringnd (efter Eide 1956)
Lagringstaumlthet Spetsmotstaringnd MNm2 (kpcm2)
Mycket loumlstlagrad lt 25 (lt25)
Loumlstlagrad 25- 50 (25- 50)
Medelfast lagrad 50-100 (50-100)
Fast lagrad 100-200 (100-200)
Mycket fastlagrad gt200 (gt200)
Meyerhof (1956) har foumlr sand angivit foumlljande samband mellan lagringstaumlthet (Dr) sondmotstaringnd vid resp SPT-foumlrsoumlk (Standard Penetration Test) N-tal tryckshysondering (hollaumlndsk sond) och materialets inre friktionsvinkel (ej))
33
Tabell 2 Samband mellan lagringstaumlthet sondmotstaringnd och inre friktions-vinkel (efter Meyerhof 1956)
Lagring Relativ Sonderings- Spetsmotstaringnd Inre friktions-lagrings- motstaringnd vid vid tryckson- vinkel taumlthet SPT-foumlrsoumlk dering cp grader D slag305 cm MNm
2 2r
(12~ (kpcm )
Mycket loumls lt02 lt4 lt20 (lt20) lt30
Loumls 02-04 4-10 20- 40 (20- 40) 30-35
Normal 04-06 10-30 40-120 (40-120) 35-40
Fast 0 6-08 30-50 120-200 (120-200) 40-45
Mycket fast gt08 gt50 gt200 (gt200) gt45
Foumlr siltig sand boumlr den inre friktionsvinkeln enligt Meyerhof minskas med
5 grader medan den foumlr sandigt grus boumlr oumlkas med 5 grader Senare undersoumlkshy
ningar har emellertid visat att spetsmotstaringndet ej enbart paringverkas av jordens
relativa lagringstaumlthet och inre friktionsvinkel Foumlrsiktighet boumlr saringledes iaktshy
tagas naumlr de av Meyerhof foumlreslagna sambanden anvaumlnds vid beraumlkning av exemshy
pelvis plattors och paringlars baumlrfoumlrmaringga En indelning som liknar dem som diskushy
terats av Eide och Meyerhof enligt ovan har foumlreslagits av Kahl amp Muhs (1952)
En viktig faktor som inverkar paring utvaumlrderingen av relativ lagringstaumlthet aumlr det
houmlga horisontaltryck som erharinglls i jorden vid packning och vid foumlrbelastning
Detta medfoumlr att sondmotstaringndet i ett saringdant material vid samma relativa lagshy
ringstaumlthet blir houmlgre aumln i naturligt lagrad och ej foumlrbelastad jord Denna skillshy
nad aumlr av stor betydelse bl a vid packningskontroll i faumllt
Trycksondering i kohesionsjord
Trycksondering aumlr ej saumlrskild vaumll laumlmpad till att bestaumlmma kohesionsjords
skjuvharingllfasthet Som regel kan endast en grov uppskattning goumlras Det registreshy
rade sondmotstaringndet blir ofta alltfoumlr laringgt vilket goumlr bestaumlmningen osaumlker om ej
en spets med stor area anvaumlnds Dessutom har foumlrsoumlk visat att saringdana faktorer
som nedtryckningshastighet spetsens form och lerans sensitivitet paringverkar
sonderingsmotstaringndet
J ezequel (1969) har i lera undersoumlkt bl a nedtryckningshastighetens inverkan paring
34
sondmotstaringndet (spetsmotstaringndet) Detta motstaringnd oumlkade i loumls lera med upp till 35 h 45 naumlr nedtryckningshastigheten oumlkade tio garingnger fraringn 0 6 mmin till 6 mmin Foumlr fast lera var aumlndringen obetydlig Thomas (1965) fann dock att penetrationsmotstaringndet foumlr den fasta s k Londonleran oumlkade naringgot med oumlkad penetrationshastighet Vid foumlrsoumlk utfoumlrda av Ladanyi amp Eden (1969) i loumls lera med houmlg sensitivitet erhoumllls en genomsnittlig oumlkning av 7 5 vid en tiofaldig oumlkning av nedtryckningshastigheten
Sanglerat (1972) anger att spetsvinkeln hos sondspetsen har betydelse endast naumlr spetsmotstaringndet aumlr mindre aumln 2 MNm2
Thomas (1965) har funnit att spetsens diameter i foumlrharingllande till staringngdiametern har relativt stor inverkan paring sondmotstaringndet Han har rapporterat att det specifika spetsmotstaringndet i relativt fast lera blir laumlgre om spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern aumln om den aumlr lika med staringngdiametern Kallstenius (1969) paringpekar att det uppmaumltta spetsmotstaringndet foumlr loumls lera till och med kan bli negativt om tung borrvaumltska anvaumlnds vid sondering och spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern
Foumlr kohesionsjord visar foumlrsoumlk att spetsmotstaringndet q8tatt normalt varierar spe s mellan 10 c och 20 c daumlr c aumlr lerans skjuvharingllfasthet under odraumlnerade foumlr-u u u haringllanden (extremvaumlrden 5 c resp 25 c ) Ett genomsnittsvaumlrde representeraru u sambandet qstatt = 15 c (Sanglerat 1972) Foumlr Londonlera fann Thomas (1965)tat spe s u att qsspe t s = 18 c Meigh amp Corbett (1970) erhoumlll vaumlrdet 16 paring kvoten qstatt c u spe s u naumlr sonderingsresultaten jaumlmfoumlrdes med resultaten fraringn vingborrfoumlrsoumlk Kerisel amp Adam (1969) rapporterar ett spetsmotstaringnd som foumlr halvfast lera och silt var 12 c till 15 c medan motstaringndet foumlr mycket fast lera var 35 c u u u Kallstenius (1969) fann att spetsmotstaringndet i loumls lera i genomsnitt motsvarade 15 c och att baumlrfaktorn N (kvoten qstatt c ) sjoumlnk med oumlkad spetsdiameter ochu c spe s u med oumlkad mantellaumlngd Vid Kallstenius undersoumlkningar bestaumlmdes skjuvharingllfast-heten genom konfoumlrsoumlk Vid lera med houmlg sensitivitet kan sondmotstaringndet emellershytid vara betydligt mindre aumln de ovan angivna vaumlrdena (Ladanyi amp Eden 1969)
Vaumlrdet paring baumlrfaktorn N c varierade vid dessa foumlrsoumlk mellan 5 5 och 8
Foumlrsoumlksresultatenrapporterade exempelvis av Kerisel amp Adam (1969) visar att kvoten qstatt c tenderar att oumlka med oumlkad skjuvharingllfasthet Denna oumlkning aumlrspe s u troligen fraumlmst beroende av svaringrigheter att bestaumlmma den odraumlnerade skjuv-haringllfastheten c Den skjuvharingllfasthet som erharinglls exempelvis ur enaxliga tryckshyu foumlrsoumlk paring laboratoriet blir ofta alltfoumlr laringg vid houmlg skjuvharingllfasthet beroende paring att leran inneharingller sprickor Vid enaxliga tryckfoumlrsoumlk foumlljer brottytan saringdana
35
sprickor i provet Sprickornas orientering och antal har daumlrvid stor inverkan
Vid trycksondering sker brottet laumlngs en paringtvingad brottyta vars laumlge ej i naringgon
stoumlrre utstraumlckning paringverkas av foumlrekomsten av sprickor Daumlrvid blir det
ospruckna lermaterialets haringllfasthet avgoumlrande foumlr sondmotstaringndet
Det teoretiska vaumlrdet paring baumlrfaktorn N baserad paring plasticitetsteorin och saringledes C
paring kvoten qstatt c aumlr 9 0 Det relativt houmlga vaumlrdet som erharinglls fraringn sonde-spe s u middot
ringsfoumlrsoumlk (qstatt = 15 c ) kan delvis foumlrklaras av att deformationshastighetenspe s u
vid sondering aumlr ca 100 garingnger houmlgre aumln den som gaumlller normalt vid vingborr-
foumlrsoumlk (Meigh amp Corbett 1970) Dessa foumlrfattare paringpekar dessutom det faktum
att adhesionen laumlngs sondens mantelyta mellan sondspetsen och den punkt daumlr
spetsmotstaringndet maumlts eller laumlngs den krage som finns paring vissa sondspetsar
paringverkar det beraumlknade nominella spetsmotstaringndet Denna effekt aumlr speciellt
stor vid hollaumlndsk trycksond
Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd
Olika metoder finns foumlr att saumlrskilja spetsmotstaringnd fraringn mantelfriktion i frikshy
tionsjord eller fraringn mantelkohesion i kohesionsjord Ett intensivt utvecklingsshy
arbete paringgaringr f n i Sverige i denna fraringga Mantelmotstaringndet kan maumltas antingen
laumlngs hela sondstaringngen eller lokalt intill sondspetsen Maumltningen kan ske i en
speciell maumltdel (friktionshylsa) bull
Vid trycksond typ Nilcon som aumlr foumlrsedd med glappkoppling intill spetsen
bestaumlms mantelmotstaringndet som utvecklas laumlngs hela sondstaringngen genom att
man paring provningsdjupet foumlrst drar upp sondstaringngen en viss straumlcka och sedan
maumlter den kraft som fordras foumlr att aringterigen trycka ned staringngen till foumlregaringende
nivaring I de flesta fall torde uppdragningen foumlrorsaka en minskning av mantelshy
motstaringndet paring grund av den oumlkade omroumlrningen i kohesionsjord och det oumlkade
haringlrummet runt sondstaringngen paring grund av packningen i friktionsjord I en del
fall kan dock mantelmotstaringndet oumlka paring grund av den temporaumlra uppdragningen
eftersom man i vissa fall efter avdrag foumlr mantelmotstaringnd kan erharinglla ett negashy
tivt spetsmotstaringnd Vanligtvis anvaumlnds dock ej mantelmotstaringndet vid utvaumlrdeshy
ringen av trycksonderingsresultaten
Vid trycksond typ SGI roteras sondstaringngen samtidigt som den trycks ned
Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att rotera sondstaringngen
36
aumlr det moumljligt att utvaumlrdera mantelfriktionen Spetsmotstaringndet registreras
automatiskt med hjaumllp av en mekanisk skrivare som en funktion av djupet
Maximal neddrivningskraft aumlr 10 kN
Mantelmotstaringndet intill sondspetsen kan vid hollaumlndsk trycksond bestaumlmmas med hjaumllp av en saumlrskild friktionshylsa som aumlr placerad ovanfoumlr spetsens kragshy
formade del Mantelfriktionen bestaumlms genom att foumlrst trycka ned spetsen varshy
vid spetsmotstaringndet maumlts Daumlrefter trycks spetsen och friktionshylsan ned sam-
tidigt och summan av mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd maumlts Mantelmotstaringnshy
det antas motsvara skillnaden mellan de tvaring maumltningarna Detta foumlrfarande paringshy
verkar emellertid det beraumlknade mantelmotstaringndet
Trycks hylsa och spets ner samtidigt blir naumlmligen spetsmotstaringndet som regel houmlgre aumln om de trycks ner var foumlr sig Mantelfriktionen laumlngs hylsan oumlkar naumlmshy
ligen oumlverlagringstrycket vid spetsens nivaring och daumlrmed spetsmotstaringndet saringsom
illustreras i fig 2 (Raedschelders 1961) Sanglerat (1972) har uppskattat oumlkshyningen av spetsmotstaringndet till 8 ~ 10 naumlr friktionshylsa och spets trycks ner
samtidigt Dessa resultat pekar paring att mantelmotstaringndet oumlverskattas med det
foumlrfarande som tillaumlmpas i Holland
Under senare aringr har utvecklats trycksonder daumlr spetsmotstaringndet och mantelmotshy
staringndet maumlts separat intill sondspetsen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare Ett
exempel paring en saringdan trycksond aumlr den som har utvecklats av Borro AB
Foumlrutom de ovannaumlmnda sonderna finns en hollaumlndsk (Fugro) och en fransk
(Andina) trycksond dar mantelmotstaringndet maumlts separat Vid den senare sonden
maumlts mantelmotstaringndet med hjaumllp av en separat belastningsring (Sanglerat 1972)
Maumltningar visar att mantelmotstaringndet i sand aumlr som regel stoumlrst alldeles ovanfoumlr sondspetsen Det specifika mantelmotstaringndet minskar i de flesta fall allteftersom
sonden traumlnger ned i jorden Denna minskning kan bero paring att sondharinglet foumlrstoras naringgot under nedtryckningen genom att sondstaringngen ofta aumlr naringgot krokig I extrem-
fall kan aumlven det totala mantelmotstaringndet minska med oumlkat djup beroende paring att
exempelvis en sten framfoumlr sondspetsen foumlljer med vid sonderingen och foumlrstorar sondharinglet Ett saumltt att minska staringngfriktionen och att oumlka nedtraumlngningen av sonshy
den samt att underlaumltta maumltningen av mantelmotstaringndet naumlrmast sondspetsen aumlr att paring jaumlmna avstaringnd punktvis oumlka staringngdiametern saring att borrharinglet foumlrstoras
37
Maumlthylsans placering i foumlrharingllande till spetsen paringverkar mantelfriktionen intill
ett avstaringnd som aumlr beroende bl a av jordens inre friktionsvinkel Foumlr att faring j aumlmshy
foumlrbara vaumlrden paring mantelfriktionen boumlr denna maumltas alldeles intill sondspetsen
Paring detta saumltt skulle erfarenhet som tidigare erharingllits med bl a hollaumlndsk sond
kunna utnyttjas vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksresultaten
I fig 3 visas hur mantelfriktionen vid hollaumlndsk sond varierar vid olika jordshy
material och spetsmotstaringnd (Begemann 1965 a) Man kan se att mantelfriktionen
minskar i foumlrharingllande till spetsmotstaringndet ju groumlvre jordmaterialet aumlr Genom
att samtidigt maumlta spetsmotstaringnd och mantelfriktion aumlr det saringledes moumljligt att
bedoumlma sammansaumlttningen av jordmaterialet intill sondspetsen De av Begeshy
mann angivna sambanden kan emellertid endast anvaumlndas foumlr naturligt avlagrade
jordar under grundvattenytan
Jaumlmfoumlrelser av Sanglerat (1972) med belastningsfoumlrsoumlk har dessutom visat att
de samband som angivits av Begemann (1965 a) foumlr sand och grus aumlr ca 50 foumlr
houmlga foumlr att direkt kunna anvaumlndas foumlr att beraumllrna paringlars baumlrfoumlrmaringga
Enligt Sanglerat (1972) gaumlller foumlljande samband mellan jordart sondmotstaringnd
och kvoten mellan mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd
Tabell 3 Samband mellan spetsmotstaringnd mantelfriktion och jordmaterialets sammansaumlttning (efter Sanglerat 1972)
o statt Mantelmotstaringnd JordartSpetsmotstand qspe s spetsmotstaringnd 2 2 fstat stat(MNm ) (kpcm ) mantel qspets
lt30 lt 30 lt o 001 Loumlst lagrat grus
gt30 gt 30 gt 0006 Sand med snaumlckskal
gt 30 gt 30 0 006-0 02 Sand och grus
gt30 gt 30 002 -004 Siltig sand sandig silt lerig sand och silt
gt 30 gt 30 004 -008 Lera
lt 06 lt6 gt006 Organisk lera torv gyttja och dy
38
30 ~----------------~
N E z 20 Finjordsholt I
(IJ () (lt 16]-l)
-0 C C 0 oo ll ll middot-
ll0 QJE _ 10 ll
-+- C (IJ middot-0 0 (J) 0
0 0 ~1 ~2 ~3 ~4
Mantelfriktion MNm2 Skin friction resistance
Fig 3 Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelfriktion vid hollaumlndsk sond vid olika jordmaterial (efter Begemann 1965)
Relationship between point resistance and skin friction resistance for the Dutch cone penetrometer (after Begemann 1965)
4
A
bull I Po
Ht bull 4 b Igt
Bl l1 1
Fig 4 Definition av oumlverlagringstryck och plattbredd
Definition of overburden pressure and slab width
39
st staMan kan se ur denna tabell att kvoten f att q tt oumlkar med minskad kornshyman e1 spe s storlek Ovanstaringende indelning kan emellertid ej anvaumlndas vid lera eller silt naumlr
dessa jordars sensitivitet aumlr houmlg
Vesic (1967) rapporterar att kvoten fstatt qstatt varierar foumlr sand mellan man e1 spe s 0 006 och 0 0165 Schmertmann (1970) erhoumlll foumlr sand vaumlrden mellan 0 005 och
0 020 Schmertmann (1970) har foumlreslagit foumlljande utvaumlrdering
Tabell 4 Variation av fstatt qstatt vid olika relativ lagringstaumlthet (efterman e1 spe s
Schmertmann 1970)
Sand Loumls Normal Fast
Relativ lagringstaumlthet (D ) 03 06 09r
J ordtryckskoefficient (K) 1 2 4
2Sondmotstaringnd MN m 2 8 22 stat
(qspets) 2Mantelfriktion MNm 0033 0067 0075
(fstat )mantel
fstat stat 160 1120 1165mantel qspets
Emellertid paringverkar friktionshylsans utformning foumlrharingllandet mellan mantelfrikshy
tion och spetsmotstaringnd saringsom framharingllits tidigare
Dimensionering av plattor med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering anvaumlnds i Mellaneuropa i stor utstraumlckning vid dimensionering
av plattor och paringlgrundlaumlggningar Det aumlr rimligt att trycksondering borde kunna
anvaumlndas aumlven i Sverige foumlr att uppskatta saumlttningar av plattor och paringlgrupper
grundlagda paring friktionsjord
Vid dimensionering av plattor liksom av paringlgrupper skall grundkonstruktionen
dels uppfylla kravet att saumlkerheten mot brott (kollaps) aumlr tillraumlckligt houmlg och att
saumlttningarna vid normala belastningsfall ej blir saring stora att den ovanliggande
40
konstruktionen skadas Normalt vaumlljs en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 med
avseende paring grundkonstruktionens brottsaumlkerhet Vid grundlaumlggning paring plattor
blir dock som regel de saumlttningar som kan tillaringtas vid normala belastningsfall
utslagsgivande vid dimensioneringen naumlr plattbredden aumlr stoumlrre aumln ca 1 m
Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning (tillaringtet grundtryck) foumlr plattor paring
sand tillaumlmpas i Kanada i vissa fall den grova tumregeln
stat qspets
Enligt Sanglerat (1972) kan man vid dimensionering av plattor paring sand tillaringta ett
betydligt houmlgre grundtryck aumln det ovan angivna vaumlrdet Sanglerat rekommenderar
ett tillaringtet grundtryck som aumlr en tiondel av spetsmotstaringndet vid statisk sondering
dvs
1 stat qtill = 10 qspets
Ovanstaringende samband kan enligt Sanglerat aumlven anvaumlndas foumlr fast lera och sandig
lera
Sanglerat anger aumlven den tumregeln att saumlttningar ej utgoumlr naringgot problem naumlr sta 2
spetsmotstaringndet q tt gt 1 2 MNm Man boumlr emellertid vara foumlrsiktig naumlr spe s
man anvaumlnder dessa grova tumregler utanfoumlr geografiska omraringden foumlr vilka de
har utvecklats innan man faringtt tillraumlcklig erfarenhet om resp metoders tillaumlmpshy
barhet Sanglerats tumregler torde emellertid ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnshy
ning saringsom naumlmns i det foumlljande
Plattors brottlast
Plattors brottlast beraumlknas som regel ur den generella ekvationen (bl a Terzaghi
1943 Meyerhof 1951)
daumlr K Ky och K aumlr faktorer som aumlr beroende av fundamentets form N NyC q C
och Nq aumlr baumlrfaktorer som aumlr beroende av jordens inre friktionsvinkel cp Baumlr
fundamentets bredd och p aumlr oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn enligt0
fig 4 Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning vaumlljs vanligtvis en saumlkerhetsfakshy
tor med avseende paring brottlasten som aumlr lika med 3 0
41
Foumlr friktionsjord (c=o) foumlrenklas ovanstaringende ekvation till
Muhs amp Weiss (1971) rapporterar foumlr finsand mellansand och grusig sand foumlljande st 2
samband mellan baumlrfaktorerna Ny och N och sondmotstaringndet q att (MNm )q ~es
N = 6 3 qstat -5 och y spets
= 9 qstatN 5 1 q spets -
Spridningen i foumlrsoumlksresultaten var relativt liten troligen fraumlmst beroende paring att
endast naringgra faring jordmaterial har undersoumlkts De av Muhs och Weiss angivna samshy
banden boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas med foumlrsiktighet och endast foumlr grova oumlverslagsberaumlkshy
ningar om de tillaumlmpas paring andra jordmaterial aumln de som undersoumlkts
De Beer (1963) har framharingllit den minskning av jordens inre friktionsvinkel och av
brottlasten som sker naumlr belastningen oumlverstiger ca 10 MNm2
och jordpartiklarna
boumlrjar krossas Denna minskning aumlr av betydelse vid utvaumlrdering av baumlrfaktorerna
Ny och Nq
Foumlr kohesionsjord ( cp = o) erharinglls foumlljande samband eftersom Ny= 0 Nq = 1 0
och Kq =10
q -KcN +pbrott - c u c o
Foumlr en kvadratisk platta (K = 1 3) och en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 foumlrenklas C
ovanstaringende ekvation till
och foumlr en laringngstraumlckt platta (K = 1 0) till C
Jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet c erharinglls ur sambandet u
1 stat cu = 15 q spets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet mellan grundlaumlggningsnivaringn och spe s
ett djup under denna nivaring som motsvarar 2B daumlr B aumlr plattbredden Eftersom
42
sambandet mellan sondmotstaringnd och skjuvharingllfasthet aumlr osaumlkert blir aumlven beraumlkshy
ningen av brottlasten osaumlker naumlr det ovannaumlmnda sambandet anvaumlnds
Plattors saumlttningar
En plattas saumlttning beraumlknas som regel genom att man delar in jorden under
plattan i snitt Daumlrefter uppskattas saumlttningen foumlr varje snitt fraringn den beraumlknade
spaumlnningsoumlkningen i jorden enligt Boussinesqs spaumlnningsekvation och fraringn jorshy
dens kompressionsmodul Kompressionsmodulen erharinglls ur resultaten fraringn
trycksondering kompressometerfoumlrsoumlk enligt SGI pressiometerfoumlrsoumlk eller
oumldometerfoumlrsoumlk Vanligtvis bestaumlms kompressionsmodulen med flera olika
metoder Den baumlsta uppskattning av saumlttningarnas storlek i kohesionsjord ershy
haringlls som regel fraringn oumldometer- och pressiometerfoumlrsoumlk Resultaten fraringn
kompressometer- och pressiometerfoumlrsoumlk blir osaumlkra foumlr sand och grus under
grundvattenytan Denna osaumlkerhet foumlrorsakas fraumlmst av svaringrigheter att erharinglla
ostoumlrda prover foumlr kompressometerfoumlrsoumlken och att foderroumlr eller borrvaumltska
(bentonit) erfordras foumlr att haringlla borrharinglet oumlppet vilket kan paringverka pressioshy
meterresultaten Foumlr sand och grus under grundvattenytan torde en saumlttningsshy
beraumlkning baserad paring resultat fraringn trycksondering ge en baumlttre oumlverensstaumlmmelshy
se med uppmaumltta saumlttningar aumln kompressometer- eller pressiometerfoumlrsoumlk
Det existerar foumlr naumlrvarande tre olika metoder foumlr att beraumlkna saumlttningar i sand
ur resultaten fraringn sonderingsfoumlrsoumlk naumlmligen Meyerhofs metod Buisman-De
Beers metod och Schmertmanns metod
Me_yerhofs metod Denna metod (Meyerhof 1965) foumlr beraumlkning av saumlttningar i
friktions jord baseras paring det samband mellan grundtryck saumlttning och resultat
fraringn Standard Penetration Test (SPT-foumlrsoumlk) som foumlreslagits av Terzaghi amp
Peck (1948) Meyerhof utgaringr ifraringn att qstatt = 0 4 N daumlr qstatt aumlr spetsmot-2 ~es ~es
staringndet (MNm ) vid statisk sondering och N (antal slag30 5 cm sjunkning) aumlr
sondmotstaringndet vid SPT-foumlrsoumlk Meyerhof foumlreslaringr foumlljande ekvationer foumlr beshy
raumlkning av det tillaringtna grundtryck som motsvarar en uppskattad stoumlrsta totalshy
saumlttning av 2 5 cm och en uppskattad stoumlrsta saumlttningsskillnad av 1 8 cm
stat qspets
qtill = foumlr B ~ 12 m och30
stat (1 + 0 3 ) 2 qspets B
foumlr B gt 12 m50
43
eller
stat qspets
qtill = foumlr plattor med normal bredd40
daumlr B aumlr plattbredden (m) och qstatt aumlr det genomsnittliga spetsmotstaringndet fraringn spe s
grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup som motsvarar plattbredden B Tillaringtet
grundtryck reduceras med 50 om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen vid eller oumlver
grundlaumlggningsnivaringn Om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen mellan grundlaumlggningsshy
nivaringn och ett djup 15 B under grundlaumlggningsnivaringn reduceras det tillaringtna grundshy
trycket raumltlinjigt
Det aumlr av intresse att jaumlmfoumlra de uttryck som foumlreslagits av Meyerhof med
Sanglerats ovannaumlmnda tumregel Man kan se att den sistnaumlmnda ger en tillaringten
grundparingkaumlnning som aumlr tre till fyra garingnger stoumlrre aumln den som erharinglls enligt
Meyerhofs mera noggranna beraumlkningsmetod Det boumlr dock paringpekas att Terzaghi
och Pecks beraumlkningsmetod som Meyerhofs metod grundar sig paring i genomsnitt
ger en saumlttning som aumlr ca 30 till 50 av den uppskattade maximala totalsaumlttshy
ningen (25 cm) Jaumlmfoumlrelser av Schmertmann (1970) mellan beraumlknade och uppshy
maumltta saumlttningar visar att saumlttningarna fraumlmst foumlr smaring plattor oumlverskattas enligt
Meyerhofs beraumlkningsmetod medan saumlttningarna foumlr stora plattor kan undershy
skattas Sanglerats tumregel torde daumlrfoumlr ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnning
Buisman-De Beers metod Vid beraumlkningar av saumlttningar i friktionsjord fraumlmst
foumlr loumlst lagrad sand utgaringr man i Holland och Belgien fraringn den konventionella
ekvationen
Lih C C log ( v o
I
~ Ao)h= 1 + e oo0
daumlr (Lihh) aumlr jordens relativa hoptryckning C och e aumlr jordens kompressions-c 0
index resp portal o och Licr aumlr effektivtrycket foumlre belastning resp effektiva 0
spaumlnningsoumlkningen Denna ekvation kan omskrivas till
I I
aringh = 23 1 (cro +10)h C og
00
daumlr C aumlr en koefficient som aumlr lika med 2 3 (1 + e )C Naumlr spaumlnningsoumlkningen0 C
1 o aumlr liten i foumlrharingllande till u kan ovanstaringende ekvation foumlrenklas till 0
44
1h I 1- = ~ o C Cl = 11v Mh 0
daumlr M aumlr den s k kompressionsmodulen Ovanstaringende ekvation angavs foumlrst av
Buisman (De Beer 1967)
Vid saumlttningsberaumlkningar enligt Buisman-De Beers metod antas att spaumlnningsshy
foumlrdelningen under en belastad platta aumlr jaumlmn Foumlr en stel platta motsvarar
medelsaumlttningen den som beraumlknas foumlr en boumljlig platta med konstant kontakttryck
i den karakteristiska punkten Vidare bortses fraringn de deformationer som erharinglls
under den nivaring daumlr spaumlnningsoumlkningen i jorden aumlr mindre aumln 10 av det ursprungshy
liga oumlverlagringstrycket
Buisman (De Beer 1967) har foumlreslagit foumlljande samband mellan kompressionsshy
modulen M och spetsmotstaringndet som aumlr baserat paring elasticitetsteorin
= M = 1 5 qstat spets
Aumlven Verheyden (1955) De Beer amp Martens (1957) och Webb (1970) har diskuteshy
rat det av Buisman foumlreslagna sambandet Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1964) och
Schmertmann (1970) visar att Buisman-De Beers metod oumlverskattar saumlttningarshy
nas storlek med ca 100 (Buisman-De Beers metod ger saringledes resultat som
ligger paring den saumlkra sidan) Det skulle vara moumljligt enligt Meyerhof (1964) att
oumlka det antagna vaumlrdet paring kompressionsmodulen M fraringn 15 qstatt till spe s 1 9 qstatt utan att den maximala saumlttningen blir stoumlrre aumln 2 5 cmspe s
Enligt Bachelier amp Parez (1965) Gielly et al (1970) och Sanglerat (1972) kan
ovanstaringende ekvation foumlr kompressionsmodulen omskrivas till
stat ca~ = M = ex qspets
daumlr ex aumlr en koefficient som aumlr beroende av den omgivande jordens egenskaper
st 2Sanglerat har paringpekat att koefficienten ex foumlr q att gt 2 MNm i stort sett aumlr obeshyspe s roende av jordmaterialet Sanglerat anger foumlljande vaumlrden paring koefficienten a vid beraumlkning av plattors saumlttning vid en spaumlnningsoumlkning i jorden av ca 100 kNm2
45
Tabell 5 Koefficienten a vid olika jordmaterial (efter Sanglerat 1972)
oJord Sondmotstand q stat
t Koefficienten a spe s MNm
2
Laringgplastisk lera lt 0 7 3 11 s 071120 2 11 5
gt 20 1 11 2 5
Laringgplastisk silt gt 20 3El6
lt 20 1 El 2
Houmlgplastisk lera gt 20 2 11 6
och silt lt20 1 a 2
Sand lt50 2
gt 100 15
Krita 201130 2 a 4
gt30 15 a 3
Foumlrsoumlksresultat publicerade av Bachelier amp Parez (1965) och av Meigh amp
Corbett (1970) pekar paring att de av Sanglerat angivna vaumlrdena paring a aumlr av raumltt
storleksordning och att dessa kan anvaumlndas foumlr grova oumlverslagsberaumlkningar
Stor foumlrsiktighet boumlr iakttas speciellt naumlr dessa samband anvaumlnds vid loumls lera
eller silt saumlrskilt om dessa jordar inneharingller organiskt material
Vesic (1970 a) har foumlr friktionsjord foumlreslagit foumlljande uttryck foumlr kompressionsshy
modulen M som tar haumlnsyn till friktionsjordens relativa lagringstaumlthet och spetsshy
motstaringndet
M = 2 (l + D2) stat r qspets
Enligt detta uttryck varierar koefficienten a fraringn 2 foumlr loumlst lagrad sand till 4 foumlr
fast lagrad sand
Aumlven Thomas (1968) har bl a funnit att det foumlr torr sand finns ett klart samband
mellan kompressionsmodul och sondmotstaringnd som aumlr oberoende av oumlverlagrings -
tryck partikelform och gradering Foumlrsoumlk utfoumlrda av Schultze amp Melzer (1965)
visar daumlremot att kompressionsmodulen foumlrutom sondmotstaringndet aumlven varierar
med oumlverlagringstrycket
46
Muhs amp Weiss (1971) anger foumlljande samband mellan kompressionsmodulen M 2 stat 2 stat 2o(MNm ) och sondmotstandet q t (MN m ) vid q t gt 3 0 MN m spe s spe s
M = 265 + 28 qstat spets
Van Wambeke (1962) har jaumlmfoumlrt resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och pressioshy
meterfoumlrsoumlk Kvoten kompressometermodul och sondmotstaringnd (E qstatt ) var p spe s ca 2 3 foumlr silt och 1 1 foumlr sand J ezequel amp Goulet (1965) erhoumlll foumlr sand ett
vaumlrde paring denna kvot som var 2 0
Schmertmanns beraumlkningsmetod Teoretiska beraumlkningar och foumlrsoumlk har visat
att deformationen i friktionsjord ej aumlr stoumlrst omedelbart under en belastad
platta saringsom antas vid Buismans metod Vid foumlrsoumlk utfoumlrda exempelvis av
Eggestad (1963) erhoumllls den stoumlrsta vertikala deformationen paring ett avstaringnd under
en belastad platta som motsvarade 75 av plattbredden Foumlrsoumlken visade dessshy
utom att deformationen foumlr sand mer var beroende av skjuvspaumlnningsoumlkningen i
jorden aumln av oumlkningen av det vertikala oumlverlagringstrycket
Saumlttningen ouml foumlr en belastad platta kan enligt Schmertmann (1970) beraumlknas ur
ekvationen
I ~ LizM
daumlr Iz aumlr en influensfaktor Li p aumlr belastningsoumlkningen vid grundlaumlggningsnivaringn
samt c1 och c2 aumlr koefficienter som tar haumlnsyn till oumlverlagringstrycket vid
grundlaumlggningsnivaringn resp krypning i jorden Dessa tvaring koefficienter erharinglls ur
ekvationerna
Po C =1-05-
1 p
daumlr p aumlr det effektiva oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn foumlre belastshyo ning och
tc2 = 1 + 02 log lt01)
daumlr t aumlr tiden efter belastning i aringr
47
Schmertmann foumlreslaringr paring grundval av belastningsfoumlrsoumlk sambandet
M = stat2 qspets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet bestaumlmt med hollaumlndsk sond spe s
fraringn grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup 2 B under denna Varierar sondmot-
staringndet indelas jorden under en platta foumlrst i olika snitt varefter saumlttningen
mellan tvaring snitt uppskattas med hjaumllp av influensvaumlrdet i fig 5 Enligt
Schmertmann (1970) behoumlvs ingen korrektion goumlras foumlr den belastade ytans
form vid beraumlkning av saumlttningarna Foumlrsoumlksresultat pekar naumlmligen paring att
plattformen ej har naringgon stoumlrre inverkan paring saumlttningarnas storlek i friktionsshy
jord Schmertmanns beraumlkningsmetod ger dock foumlr stora saumlttningar vid foumlrbeshy
lastad sand
Schmertmanns metod liknar Buisman-De Beers metod genom att jordens
kompressibilitet antas vara proportionell mot sondmotstaringndet Den saumlttning
som erharinglls enligt Schmertmanns beraumlkningsmetod blir emellertid laumlgre aumln
Buisman-De Beers metod eftersom ett houmlgre vaumlrde anvaumlnds paring kompressionsshy
modulen M och jordens deformation naumlrmast den belastade plattan antas vara
liten
Dimensionering av paringlar och paringlgruwer med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering vid dimensionering av paringlar har sedan 1940-talet anvaumlnts i
Holland (Huizinga 1948 och 1951) och i Belgien (Verdeyen 1953) Aumlven i
Sydafrika har metoden faringtt anvaumlndning (Kantey 1951) liksom i Turkiet
(Artikoglu 1961) och Jugoslavien (Bogdanovic 1961) Anvaumlndning av statisk
sondering i USSR foumlr dimensionering av paringlar har diskuterats av Shashkov (1965)
En sammanfattning av beraumlkningsmetoder foumlr paringlar har gjorts av Broms (1965)
Statisk sondering anvaumlnds aumlven vid bestaumlmning av erforderlig paringllaumlngd i Holland
Belgien och Frankrike I Holland har sondering ocksaring utnyttjats foumlr att uppskatta
motstaringndet under sjaumllva slagningen (van Weele 1961) Nivaring foumlr paringlstopp uppskatshy
tas i vissa fall daumlr det totala sondmotstaringndet vid hollaumlndsk sond aumlr ca 45 a 50 kN
Emellertid torde denna tumregel ge osaumlkra resultat naumlr paringllaumlngden oumlverstiger
12 a 15 m och mantelfriktionen svarar foumlr en relativt stor andel av en paringles baumlrshy
foumlrmaringga
48
lnfluensfaktor 12 I nfluence factor
08
Influens faktor 1215 lnfluence factor
20 -------------------
Fig 5 Antagen influensfaktor (efter Schmertmann 1970)
Assumed influence factor (after Schmertmann 1970)
0 2Spetsmotstaringnd MN m2 Spetsmotstand MN m Point resistance Point resistance
0~_~10___2~0__300
N Paringld iameter NE E i mm
--0 ~ 50 z 50 - a - a degd6 P1le diameter _ 0 _ ~ in mm - V) ~u V) ~ gt a gt a
5 100 I ~ 5 100 c1omV 1Ol C __ Ol C C a __ 0 C a
-~ O Ou middotc g~Ol _ oshy Ol _
o O -3 i5 150 ~ Paringldiameter ~ ~ 150I _ _ _ a a a aYWj mmIgt gt gt gt o 0 o 0
200~----------~ 200----------
(a) Mycket fast lagring ( b) Fast lagring Very dense Dense
Fig 6 Penetrationsmotstaringnd vid olika diameter och relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance at different pile diameter and relative density (after Kerisel 1957)
49
Det boumlr aumlven observeras vid tillaumlmpning av ovanstaringende grova tumregel att
prefabricerade betongparinglar i Sverige drivs i regel betydligt djupare och haringrdare
aumln vad som aumlr vanligt paring kontinenten Paringlarna drivs ned till saringdana lager som
normalt ej kan narings med trycksondering Detta medfoumlr att statisk sondering vanshy
ligtvis ej anvaumlnds i Sverige till att uppskatta erforderlig paringllaumlngd
Paringlars brottlast
Detaljerade undersoumlkningar angaringende paringlars baumlrfoumlrmaringga har utfoumlrts av Kerisel
(1957 1961 och 1964) Kerisel amp Adam (1969) och av Vesic (1963 1964 1970 a
och 1970b) Kerisel har undersoumlkt baumlrfoumlrmaringgan hos paringlar och sonder med olika
diameter (35 45 110 216 och 320 mm) medan Vesi6s foumlrsoumlk i huvudsak varit
begraumlnsade till paringlar med 100 mm diameter Vid baringde Kerisels och Vesics foumlrshy
soumlk maumlttes mantel- och spetsmotstaringnd separat
I fig 6 7 och 8 visas spetsmotstaringndets variation vid sondering och paringlning i
friktionsjord vid varierande relativ lagringstaumlthet Under ett visst kritiskt djup
(ca 2 a 4 m foumlr det visade fallet i fig 8a) var spetsmotstaringndet konstant och
oberoende av djupet under markytan Vid fast lagrad sand uppnaringdde exempelshy
vis Kerisel maximalt penetrationsmotstaringnd paring 1 5 m djup (1gt = 45 mm) medan
det maximala spetsmotstaringndet foumlr en paringle med 300 mm diameter uppnaringddes
foumlrst paring 15 m djup (fig 6) Det kritiska djupet motsvarade ca 10 paringldiametrar
naumlr sanden var loumlst lagrad och ca 20 paringldiametrar naumlr den var fast lagrad En
betydligt stoumlrre intraumlngningslaumlngd erfordras saringledes foumlr att uppnaring ett graumlnsvaumlrshy
de om sanden aumlr fast lagrad aumln om lagringstaumltheten aumlr laringg
Haumlvning och sprickbildning erharinglls vid belastning runt en paringle naumlr intraumlngningsshy
djupet aumlr mindre aumln det kritiska Naumlr det kritiska djupet oumlverskrids upptraumlder
inga ytterligare foumlraumlndringar vid ytan
I fig 9 visas brottzonens utstraumlckning laumlngs en belastad paringle naumlr brott antas
ske laumlngs en spiralformad brottyta Man kan se att brottzonens laumlngd laumlngs
paringlen oumlkar med oumlkad inre friktionsvinkel foumlr den omgivande jorden Vid 1gt = 25deg
motsvarar brottzonens utstraumlckning ca sex paringldiametrar och vid 40deg ca 21 paringlshy
diametrar Brottzonens form och utstraumlckning har diskuterats bl a av
l 1Ierminier (1953) och De Beer (1961)
Vid beraumlkning av spetsmotstaringndet foumlr paringlar i sand anvaumlnds i Holland det genom-
50
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
2 3 4 5 6 7
Fastbull Oense
E 0 bull 0
c -Faumlltfoumlrsoumlkg-~ 2 middot~ (IJ
0 bull ( Loumlst Lagrad 0
00 fuktig sond)
0
0 Field tests o
Normal l~ose moist sond) 3
0 I 0
Loumls Loose
4
Fig 7 Variation av spetsmotstaringndet vid varierande djup (efter VesW 1964)
Variation of point resistance of pile at different depths (efter VesW 1964)
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
0 10 20 0 10 20 30
06m
Sond 2 o 4m Probe
Paringlegt~ (6 36cm)
Pile
c 0 0
o~ Paringle
A
__
gt6m
(111 36cm)
Pile
(o) Fast logri ng ( b) Mycket fast lagring Oense Very dense
Fig 8 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnd foumlr paringle och sondshymotstaringnd (efter De Beer 1961)
Comparison between the point resistance of a pile and penetration resistance (after De Beer 1961)
51
snittliga sondmotstaringndet inom ett omraringde som straumlcker sig en paringldiameter under
paringlspetsen och 3 75 paringldiametrar oumlver paringlspetsens nivaring (van der Veen amp
Boersma 1957) En ytterligare faktor att beakta vid dimensionering av slagna
paringlar aumlr den packning som sker under nedslagningen Plantema amp Nolet (1957)
fann fraringn foumlrsoumlk med betongparinglar i sand att slagningen hade foumlrorsakat en packshy
ning ned till ca 1 m djup under paringlspetsen Motstaringndet vid sondering och spetsshy
motstaringndet foumlr en paringle visas i fig 10 foumlr ett skiktat material Sondmotstaringndet
oumlkar redan innan sonden traumlnger ned i det underliggande fastare materialet
beroende paring att brottytan i jorden straumlcker sig ca 15 paringldiametrar under paringlshy
spetsen Weiss (1964) rapporterar en inverkan redan paring 05 m avstaringnd oumlver ett
loumlsare skikt foumlr en trycksond med 36 mm diameter
Paring samma saumltt paringverkar ett ovanliggande loumlsare lager spetsmotstaringndet naumlr sonshy
den eller paringlen har traumlngt ned i ett underliggande fastare lager beroende paring att
brottytorna naringr aumlven ovanfoumlr paringlspetsen Denna effekt oumlkar med oumlkad sondshy
eller paringldiameter Variationer i lagringstaumlthet ger saringledes upphov till stoumlrre
variationer i spetsmotstaringnd foumlr en sond aumln foumlr en paringle beroende paring skillnader i
diameter
Dimensionering av paringlar slagna i friktionsjord sker i Holland som regel med
hjaumllp av trycksondsresultat Spetsmotstaringndet hos en paringle antas daumlrvid motsvara
sondmotstaringndet Vid beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan (brottlasten) bortser man som
regel fraringn mantelfriktionen V al av saumlkerhetsfaktor har diskuterats bl a av van
der Veen (1953) Normalt anvaumlnds en saumlkerhetsfaktor F = 20 a 25 (Verheyden
1955 van der Veen amp Boersma 1957)
Vid belastningsfoumlrsoumlk med 25 paringlar erhoumlll Huizinga (1948) en brottlast som
varierade mellan 100 och 150 av sondmotstaringndet Van der Veen amp Boersma
erhoumlll vid 15 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar en brottlast varierande mellan 5 0
och 150 Genomsnittsvaumlrdet motsvarade det uppmaumltta sondmotstaringndet
Skillnaden mellan paringlars spetsmotstaringnd och sondmotstaringndet oumlkar med oumlkat 2sondmotstaringnd Vid ett sondmotstaringnd laumlgre aumln 7 5 MNm har Fram (1948) och
Plantema (1948) rapporterat god oumlverensstaumlmmelse mellan sondmotstaringnd och
paringlars spetsmotstaringnd medan en skillnad erhoumllls naumlr sondmotstaringndet oumlversteg
detta vaumlrde Kerisels undersoumlkningar (Kerisel 1961) visar att spetsmotstaringndet
per ytenhet minskar med oumlkad spetsdiameter Liknande resultat har rapporteshy
rats av van der Veen (1953)
52
D ++-
25 D
r () 20 D r
C () r E
degi C 15 D LogaritmiskE ~ spiral middot-C
() 10 D Logarithmic~--= oc C
C 5D spiral c
C C -~ () 0 Cl 0
5 D
Fig 9 Utstraumlckning av brottzon laumlngs en belastad paringle
Extent of failure surface for a loaded pile
fe- Sond motstaringnd Penetration resistance of probe
~Spetsmotstaringnd foumlr paringle Point resistance of pi le
c - ---- - C C -~ ()00 - -___ Relativ lagrings-
taumlthet ) middot Relative density
I I _
1(
Fig 10 Sondmotstaringnd och spetsmotstaringnd foumlr paringle vid skiktad jord
Penetration resistance and point resistance of pile for stratified soil
53
Erfarenheterna fraringn trycksondering i Tyskland foumlr dimensionering av paringlar aumlr
ocksaring gynnsamma Petermann (1961) rapporterar god oumlverensstaumlmmelse melshy
lan paringlars baumlrfoumlrmaringga och uppmaumltt sondmotstaringnd Menzenbach (1961) har anashy
lyserat resultaten fraringn 88 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar och jaumlmfoumlrt dessa med
uppmaumltt sondmotstaringnd De slagna paringlarna befanns ha en naringgot houmlgre baumlrfoumlrmaringga
aumln platsgjutna paringlar beroende paring den packning som erharinglls under nedslagningen
av en paringle God oumlverensstaumlmmelse mellan resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och
paringlbaumlrighet erhoumllls naumlr sondmotstaringndet och paringlarean var mindre aumln 10 MNm2
resp 2 000 cm2 Muhs (1961) rapporterar att spetsmotstaringndet foumlr en paringle vid
fast och mycket fast lagrad sand (qstatt gt 18 MNm2) kan vara betydligt laumlgrespe s
aumln sondmotstaringndet
Pellegrino (1961) rapporterar att resultaten fraringn belastningsfoumlrsoumlk paring paringlar
slagna i jord av vulkaniskt ursprung (vulkanisk aska o dyl) och resultat fraringn
sonderingsfoumlrsoumlk staumlmde vaumll oumlverens fraumlmst oumlver grundvattenytan Ocksaring
Jezequel amp Goulet (1965) har funnit god oumlverensstaumlmmelse mellan paringlbaumlrighet
och sonderingsmotstaringnd Avvikelsen mellan uppmaumltt och beraumlknad brottlast
var vid dessa foumlrsoumlk 15 till 20 Aumlven Artikoglu (1961) rapporterar positiva
erfarenheter mellan sondmotstaringndet bestaumlmd med hollaumlndsk sond och paringlars
baumlrfoumlrmaringga Paringlarna hade vid dessa foumlrsoumlk slagits genom ett lerlager ned till
ett underliggande sand- och gruslager Goda erfarenheter med hollaumlndsk sond
rapporteras aumlven fraringn Jugoslavien (Bogdanovi6 1961)
Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1965) mellan mantelmotstaringndet hos en paringle (fparinglet )mane1
och en sond (ftel) visar att kvoten varierar mellan omkring 1 25 och 3 0
Ett genomsnittsvaumlrde representerar sambandet
fparingle = 2 fstat mantel mantel
Begemann (1965 b) paringpekar dock att mantelfriktionen foumlr en paringle i ren sand
endast aumlr 50 av den som uppmaumlts med friktionshylsan till den hollaumlndska
trycksonden Denna effekt aumlr troligtvis foumlrorsakad av friktionshylsans utformshy
ning och av hur mantelfriktionen beraumlknas saringsom paringpekats i det foumlregaringende
Belastningsfoumlrsbk med paringlar (Meyerhof 1956) visar att
fparingle = 0 005 stat mantel qspets
54
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet fraringn markytan ned till paringlspet-spe s sens nivaring Spridningen i foumlrsoumlksresultat aumlr stor varfoumlr det av Meyerhof foumlreslag-na sambandet maringste anvaumlndas med foumlrsiktighet Mohan et al (1963) har emellershytid funnit att mantelfriktionen foumlr platsgjutna paringlar kan vara saring stor som ca 2 av det uppmaumltta spetsmotstaringndet vid trycksondering
Foumlr platsgjutna Frankiparinglar som allmaumlnt anvaumlnds bl a i Brasilien tillaringts vanshyligtvis enligt Costa Nunes (1961) ett grundtryck qtill = qstatt 6 foumlr sand och
tt ~es qtill = qp~ts8 foumlr lera
Foumlr kohesionsjord kan spetsmotstaringndet foumlr en paringle generellt beraumlknas ur ekvashytionen
aringl qp e = cN + p
spets c o
Normalt antas att N = 9 Foumlrsoumlksresultat visar emellertid att baumlrfaktorn NC C minskar naringgot med oumlkad paringldiameter
Mantelkohesionen fparinglet kan beraumlknas ur ekvationen mane1
fparingle = ~ C mantel u
Koefficienten ~ aumlr beroende av paringlmaterialet paringltypen (slagen eller platsgjuten paringle) och av paringlformen (rak eller konisk) saringsom diskuterats av bl a Broms (1965) och ~ minskar med oumlkad skjuvharingllfasthet c u
Paringlars saumlttnhYL
Paringlars saumlttning i sand kan enligt Vesiouml (1967 och 1970 a) och Jezequel amp Goulet (1965) uppskattas paring liknande saumltt som saumlttningen foumlr plattor Jorden under en paringle indelas daumlrvid i snitt och spaumlnningsfoumlrdelningen beraumlknas ur Boussinesqs spaumlnningsekvation Kompressionsmodulen M erharinglls enligt Vesiouml ur uttrycket
daumlr q aumlr paringlens spetsmotstaringnd Koefficienten ~ varierar mellan 6 och 9 foumlr0
platsgjutna paringlar och mellan 25 och 50 foumlr slagna eller nedpressade paringlar
55
Emellertid kan ~ paringverkas av paringldiametern saringsom paringpekats av Vesic Foumlr slagshy
na paringlar har foumlljande samband foumlreslagits
2M = 25 q (1 + D )
o r
och foumlr platsgjutna paringlar
2M = 5 5 q (1 + D )
o r
Skillnaden i koefficienten p mellan platsgjutna paringlar och slagna paringlar pekar paring
den stora inverkan som slagningen har paring lagringstaumltheten hos den omgivande
friktionsjorden Plantema amp Nolet (1957) observerade fraringn sonderingsfoumlrsoumlk att
jorden efter slagning av betongparinglar hade erharingllit en oumlkad lagringstaumlthet ned till
2 5 m under paringlspetsen Runt de slagna paringlarna observerades en packning upp
till 1 0 m fraringn paringlarnas yta
Foumlr paringlar slagna i lera beraumlknas saumlttningarna paring samma saumltt som foumlr plattor
Jorden under paringlgruppen delas in i snitt Saumlttningen foumlr varje snitt beraumlknas
Vid beraumlkningarna antas lasten fraringn paringlgruppen oumlverfoumlras till den omgivande
jorden vid paringlgruppens nedre tredjedelspunkt
Kontroll av jordpackning medelst trycksondering
Under senare aringr har statisk sondering anvaumlnts i allt stoumlrre utstraumlckning vid
kontroll av packade fyllningar av fraumlmst friktionsmaterial Vid uppraumlttandet av
en packningsspecifikation maringste haumlnsyn tas till oumlkningen av sondmotstaringndet med
djupet naumlrmast markytan
Hollaumlndsk sond anvaumlndes tex vid kontroll av fyllningen foumlr landningsbanorna vid
den nya flygplatsen i Leopoldville (Verheyden 1955)
Sanglerat (1972) anger flera exempel paring packade grusfyllningar avsedda som
undergrund foumlr byggnader som kontrollerats genom sondering I Sydafrika har
statisk sondering anvaumlnts foumlr packningskontroll vid vibroflotation (Webb amp Hall
1969) I fig 11 visas ett exempel paring den aumlndring av sondmotstaringndet som erhoumllls
vid packning med vibroflotation i en siltig finsand Avstaringndet mellan vibroflotashy
tionspunkterna var 1 8 m
56
0 2Sondmotstand MNm
Djup Jord Penetration m Soil resistanceDepth 0 5 10 15
__Ljusbrun finsand -shy_gtLight brown middot2 lt--Efter vibroflotationfine sand ( After vibroflotation _3 Ljusbrun sil tig 4 fin sand
I 5 Light brown middot
sil ty fine
6 sand gt L------------LLLltcL__C~ Foumlre vibroflotation
Before vibroflotation
Fig 11 Packningskontroll med hollaumlndsk sond vid vibroshyflotation (efter Webb amp Hall 1969)
Compaction control with Dutch cone penetrometer at vibroflotation (after Webb amp Hall 1969)
57
Costa Nunes amp Porto (1965) anger ett fall daumlr hollaumlndsk sond anvaumlndes foumlr att
kontrollera packningen vid Frankis sandpelarmetod Daumlrvid packas loumls sand
genom att man foumlrst slaringr ned ett staringlroumlr i jorden Roumlret fylls sedan med sand
allteftersom det dras upp
Sammanfattning
Trycksondering anvaumlnds i stor utstraumlckning i Holland Belgien och Frankrike
och aumlven i andra delar av vaumlrlden vid dimensionering av plattor och paringlar grundshy
lagda paring friktionsmaterial I Sverige har trycksondering ej anvaumlnts i naringgon
stoumlrre utstraumlckning vid beraumlkning av plattors eller paringlars baumlrfoumlrmaringga eller
saumlttning Ur sonderingsresultaten aumlr det moumljligt att bestaumlmma jordlagerfoumlljden
och jordlagrens relativa lagringstaumlthet Jordlagrens sammansaumlttning kan ofta
uppskattas om spetsmotstaringnd och mantelfriktion maumlts samtidigt eftersom kvoten Ifstat statt 1 ok d ok d fmJord halt D t ar d t middot1middot t
l q som rege arme a middot s e essu om moJ 1gmante spe s att grovt uppskatta kohesionsjords skjuvharingllfasthet ur sondmotstaringndet Emeller-
tid paringverkas sondmotstaringndet av lerans sensitivitet vilket foumlrsvaringrar utvaumlrderingen
Fraumlmst plattors saumlttning i friktionsjord kan beraumlknas ur resultaten fraringn tryckshy
sondering enligt principer som foumlreslagits av Meyerhof (1965) De Beer
(1945) och Schmertmann (1970) Foumlrsoumlksresultat visar god oumlverensstaumlmmelse
med Schmertmanns beraumlkningsmetod medan Buisman-De Beers metod oumlverskatshy
tar saumlttningarnas storlek Trycksondering kan som regel ej anvaumlndas vid beraumlkshy
ning av plattors saumlttning i kohesionsjord
Vid beraumlkning av paringlars baumlrfoumlrmaringga antas att spetsmotstaringndet motsvarar sondshy2motstaringndet naumlr detta aumlr mindre aumln ca 10 MNm och paringldiametern aumlr mindre aumln
ca 50 cm Trycksondering kan dessutom anvaumlndas vid packningskontroll av fyllshy
ningar och naturligt lagrad jord
Summary
Static sounding methods are used existensively in Holland Belgium and France
and also in other parts of the world to estimate the bearing capacity and settleshy
ment of slabs and piles on cohesionless soils In Sweden static soundings are not
commonly used to calculate the bearing capacity and the settlements of slabs and
58
of piles It is possible to estimate from penetration tests the layer sequence and
the relative density If the skin friction resistance is measured at the same time
as the point resistance it is often possible to estimate the composition of the soil
Measurements indicate that the ratio fstatitc qst~titc increases with increasingman e1 -pom
percentage of fines in the soil It is in addition possible to estimate the shear
strength of cohesive soils from the measured penetration resistance However
the penetration resistance is affected by the sensitivity of the soil which comshy
plicates the evaluation of the test results
The settlement of slabs in cohesionless soils can be estimated from the static
penetration resistance by the methods proposed by Meyerhof (1965)
De Beer (1945) and Schmertmann (1970) Comparisons with test data indicate
that the Schmertmann method gives the best agreement with available test data
and that the Buisman-De Beer method overestimates the settlements Static
soundings can as a rule not be used at calculations of settlements for slabs on
cohesive soils
At the calculation of the bearing capacity of piles it is generally assumed that
the point resistance is approximately equal to the penetration resistance when 2this is less than 10 1VJNm and the pile diameter is less than 50 cm Static
sounding method can also be used to check the compaction of fills and of
naturally deposited soils
Referenser
ANDRESEN A 1969 Trykksondering i Norge Nordiskt sonderingsmoumlte i
Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrel Rapp
No 31 p 91-98 Stockholm
ARTIKOGLU N 0 1961 Determining ultimate bearing capacity of precast
reinforced concrete piles from deep sounding tests in Alsancak Harbour
Proc 5 Inst Conf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 3-9 Paris
BACHELIER M amp PAREZ L 1965 Contribution to the study of soil
compressibility by means of a cone penetrometer Proc 6 Int Conf Soil
MechaFound Engng Vol 2 p 3-7 Montreal
59
DE BEER E E 1945 Etude ltles fondations sur pilotis et ltles fondations
directes Chap II Lappareil de penetration en profondeur Ann Trav
Publ Belgique 19453 p 361-388
DE BEER EE 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFound Engng Vol 3 p 250-253 Paris
DE BEER E E 1963 The scale effect in the transposition of the results of
deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson
foundations Geotechnique 13(1963) 1 p 39-75
DE BEER E E 1967 Bearing capacity and settlement of shallow foundations
on sand Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke
Univ April 1965 p 15-33 Durham N Carolina
DE BEER EE amp MARTENS A 1957 Method of computation of an upper
limit for the influence of the heterogeneity of sand layers on the settlement
of bridges Proc4Int Conf Soil MechaFound Engng Vol 1 p 275-282
London
BEGEMANN HKS Ph 1965 a The friction jacket cone as an aid in detershy
mining the soil profile Proc6Int Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 17-20 Montreal
BEGEMANN HKSPh 1965 b The maximum pulling force on a single tension
pile calculated on the basis of results of the adhesion jacket cone Proc 6
IntConf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 229-233 Montreal
BERGDAHL U 1969 Diskussion Sekt III Statisk sondering Nordiskt sonshy
deringsmoumlte i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst Saumlrtro
PrelRapp No 31 p 120-122 Stockholm
BOGDANOVIC L 1961 The use of penetration tests for determining the
bearing capacity of piles Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 2 p 17-22 Paris
BONDARIK GK 1967 Dynamic and static sounding of soils in engineering
geology Trans All-Union Sci Res Inst for Hydrogeol a Engng Geol
New Series No 8 Israel Program for Sci Transl 137 p Jerusalem
60
BROMS B 1965 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden Beraumlkshy
ning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga Stat geot inst Saumlrtr o Prel Rapp
No 9 26 p Stockholm
BUISSON M 1953 Appareils frarnais de penetration enseignements tires des
essais de penetration AnnInst Techn Bat Trav Publ 6(1953)63-64
p 299-304 Sols et Fond No 13
COSTA NUNES A J da 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int
Conf Soil MechaFound EngngVol 3p 257-258 Paris
COSTA NUNES AJ da amp PORTO MJC 1965 Fondations de reservoirs en
sol compacte par le fon~age de pieux de sable Proc6IntConfSoil Mech
aFound Engng Vol 2 p 32-35 Montreal
DAHLBERG R 1972 Sonderingsmotstaringndets beroende av oumlverlagringsshy
trycket - resultat fraringn laboratorie- och faumlltfoumlrsoumlk Vaumlg- o Vattenb
18(1972)5 p 240-243
EGGESTAD A 1963 Deformation measurements below a mode footing on the
surface of dry sand Proc European Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 233-239 Wiesbaden
EIDE O 1956 Baereevne av peler i sand Norges GeotInstPubl No 18
15 p Oslo
FRANX C 1948 The hearing capacity of piles as derived from deep soundings
loading tests and formulae Proc 2 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 4 p 118-121 Rotterdam
GEUZE EC WA 1953 Resultats dessais de penetration en profondeur et
de mise en charge de pieux-modele AnnInst Techn Bat Trav Publ
6(1953)63-64 p 315-319 Sols et Fond No 13
GIELLY J LAREAL P amp SANGLERAT G 1970 Correlations between
in situ penetrometer tests and the compressibility characteristics of soils
ProcConf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc
p 167-172 London
61
l 1IERMINIER R 1953 Remarques sur le poinQonnement continu des sables
et graviers AnnInstTechnBatTravPubl 6(1953)63-64 p 377-385
Sols et Fond No 13
HUIZINGA T K 1948 Some pile driving problems Proc 2 Int Conf Soil
Mech a Found Engng Vol 2 p 185-191 Rotterdam
HUIZINGA T K 1951 Application of results of deep penetration tests to
foundation piles BuildResCongrDiv 1 P3 p 173-179 London
JEZEQUEL J 1969 Les penetrometres statiques Influence du mode demploi
sur la resistance de pointe Bull Lias Lab Rout Ponts et Chauss No 36
p 151-160
JEZEQUEL J amp GOULET G 1965 Essais in situ et fondations sur pieux
BullLiasLabRout Ponts et Chauss No 12 p 31-316
KAHL H amp MUHS H 1952 Uber die Untersuchung des Baugrundes mit einer
Spitzendrucksonde Bautechnik 29(1952)4 p 81-88
KAHL H MUHS H amp MEYER W 1968 Ermittlung der Groumlsse und des
Verlaufs des Spitzendrucks bei Drucksondierungen in ungleichfoumlrmigem
Sand in Sand-Kies-Gemischen und in Kies Mitt Deutsch Forsch ges
Bodenmech (Degebo) TechnUniv Berlin H 21 p 1-36
KALLSTENIUS T 1969 Trycksondering i Sverige Nordiskt sonderingsmoumlte
i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrelRapp
No 31 p 99-114 Stockholm
KANTEY BA 1951 Significant developments in sub-surface explorations for
piled foundations Trans South African Inst Civ Engrs 1(1951) 6 p 159-185
KERISEL J 1957 Contribution a la determination experimentale des reactions
dun milieu pulverulent sur une fondation profonde Proc4Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 1 p 328-334 London
KERISEL J 1961 Fondations profondes en milieux sableux variation de la
force portante limite en fonction de la densite de la profondeur du diametre
et de la vitesse denfoncement Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng
Vol 2 p 73-83 Paris
62
KERISEL J 1964 Deep foundations basic experimental facts Proc North middot
American Conf Deep Found Vol 1 p 5-44 Mexico
KERISEL J amp ADAM M 1969 Charges limites dun pieu en milieux argileux
et limoneux Proc 7 Int ConfSoil Mech aFound Engng Vol 2 p 131-139
Mexico City
KERISEL J l 1IERMINIER R amp TCHENG Y 1965 Resistance de pointe en
milieuCpulverulents de serrages divers Proc6IntConf Soil Mecha
Found Engng Vol 2 p 265-269 Montreal
LADANYI B amp EDEN W J 1969 Use of the deep penetration test in sensitive
clays Proc7IntConfSoil MechaFound Engng Vol 1 p 225-230
Mexico City
MEIGH A C amp CORBETT BO 1970 A comparison ofin situ measurements
in a soft clay with laboratory tests and the settlement of oil tanks Proc
Conf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc p 173-179
London
MENZENBACH E 1961 The determination of permissible point loads of piles
by means of static penetration tests Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 99-104 Paris
MEYERHOF GG 1951 The ultimate bearing capacity of foundations Geotechshy
nique 2(1951)4 p 301-332
MEYERHOF G G 1956 Penetration tests and bearing capacity of cohesionless
soils J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 82(1956)SMl 19 p
MEYERHOF GG 1964 Theoretical analysis on bearing capacity and horizonshy
tal and vertical movements of deep foundations in comparison with field
experience General report Proc North American Conf Deep Found
Vol 2 p 415-420 Mexico
MEYERHOF GG 1965 Shallowfoundations J Soil MechaFoundDiv Proc
ASCE 91(1965)SM2 p 21-31
MOHAN D JAIN G S amp KUMAR V 1963 Load bearing capacity of piles
Geotechnique 13(1963)1 p 76-86
63
MURS R 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf Soil Mech
aFound Engng Vol 3 p 272-273 Paris
MURS R 1966 On the point-resistance of soundings in ununiform cohesionless
soils Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 3 p 504-506
Montreal
MURS R amp WEISS K 1971 Untersuchung von Grenztragfaumlhigkeit und Setzungsshy
verhalten flackgegrtindeter Einzelfundamente in ungleichfoumlrmigen nichtshy
bindigen Boden Mitt Deutsch Forsch ges Bodenmech (Degebo) Techn
Ulliv Berlin R 26 39 p
PELLEGRINO A 1961 Discussion on Piled foundations Proc5IntConf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p273-275 Paris
PETERMANN A 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p248-250 Paris
PLANTEMA G 1948 Results of a special loading-test on a reinforced concrete
pile a so-called pile sounding interpretation of the results of deep-soundshy
ings permissible pile loads and extended settlement observations Proc 2
IntConfSoil MechaFoundEngng Vol4 p 112-118 Rotterdam
PLANTEMA G amp NOLET CA 1957 Influence of pile driving on the sounding
resistance in a deep sand layer Proc 4 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 52-55 London
RAEDSCRELDERS RM 1961 Discussion Proc5IntConfSoil Mecha
Found Engng Vol 3 p 275-277 Paris
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Elsevier Publ
Co Amsterdam 464 p
SCRMERTMANN J R 1970 Static cone to compute static settlement for sand
JSoil MechaFoundDiv Proc ASCE 96(1970)SM3 p 1011-1043
SCRULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 1 p 354-358 Montreal
64
SHASHKOV SA 1965 Investigation of pile resistance by combined sounding
Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 2 p 314-318 Montreal
TERZAGHI K 1943 Theoretical soil mechanics John Wiley amp Sons Inc
New York 510 p
TERZAGHI K amp PECK R B 1948 Soil mechanics and engineering practice
John Wiley amp Sons Inc New York 423 p
THOMAS D 1965 Static penetration tests in London Clay Geotechnique 15
(1965)2 p 174-179
THOMAS D 1968 Deep sounding test results and the settlement of spread
footing on norrnally consolidated sand Geotechnique 18(1968) 4 p 472-488
WAMBEKE A van 1962 Methodes dinvestigation des sols en place Etude
d~une compagne d~essais comparatifs Sols-Soils 1(1962)2 p 9-16
WEBB DL 1970 Settlement of structures on deep alluvial sandy sediments
in Durban South Africa Proc Conf In Situ Investigations in Soils a
Rocks British GeotSoc p 181-220 London
WEBB DL amp HALL RI 1969 Effects of vibroflotation on clayey sands
J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 95(1969)SM6 p 1365-1378
WEELE AF van 1961 Deep sounding tests in relation to the driving resistshy
ance of piles Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng Vol2 p165-169
Paris
VEEN C van der 1953 The hearing capacity of a pile Proc 3 Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 2 p 84-90 Ztirich
VEEN C van der amp BOERSMA L 1957 The hearing capacity of a pile
predetermined by a cone penetration test Proc 5 Int Conf Soil Mech a
FoundEngng Vol 2 p 72-75 Paris
WEISS K 1964 Neuere Erkenntnisse mit Spitzendrucksonde Vortraumlge der
Baugrundtagung 1964 in Berlin Deutsche Gesellschaft foumlr Erd- und Grundshy
bau H 20 p 227-277
65
VERDEYEN J 1953 Determination de la charge portante de pieux en beton
arme au port petrolier dAnvers AnnInst Techn Bat Trav Publ 6
(1953)63-64 p 291-296 Sols et Fond No 13
VERHEYDEN A 1955 Dutch penetrometer tests in the Belgian Congo Proc 1
South Afric Reg Conf Soil MechaFoundEngng Vol 1 p 308-314
VESIC AS 1963 Bearing capacity of deep foundations in sand Highw Res
Rec No 39 p 112-153
VESIC A S 1964 Investigations of hearing capacity of piles in sand Proc
North American ConfDeep Foundations Vol 1 p 197-224 Mexico City
VESIC AS 1967 llltimate loads and settlements of deep foundations in sand
Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke Univ
April 1965 p 53-68 Durham N Carolina
VESIC A S 1970 a Load transfer in pile-soil systems Ur Design and
Installation of Pile Foundations and Cellular Structures Ed H Y Fang
och T D Dismuke p 47-73
VESIC A S 197 O b Tests on instrumented piles Ogeechee River Site J Soil
MechaFound DivProc ASCE 96(1970)SM2 p 561-584
67
TRYCKSONDERING I FRIKTIONSMATERIAL - RESULTAT AV LABORATORIEshyFOumlRSOumlK
Civilingenjoumlr Ulf Bergdahl Orrje amp Co - Scandiaconsult )
Nedan skall i korthet redogoumlras foumlr resultaten fraringn vissa sonderingsundersoumlkshy
ningar som utfoumlrts vid Tekniska Houmlgskolan i Stockholm med bidrag fraringn
Statens Raringd foumlr Byggnadsforskning Syftet med undersoumlkningen har varit att
klargoumlra hur olika egenskaper hos friktionsmaterial paringverkar sonderingsmotshy
staringndet foumlr naringgra olika sonderingsutrustningar varav dock endast foumlrsoumlken
med trycksond redovisas haumlr nedan Med haumlnsyn till det stora antal provningar
som var oumlnskvaumlrt besloumlts att utfoumlra foumlrsoumlken paring laboratorium i liten skala
Resultaten kan daumlrfoumlr ej direkt oumlversaumlttas till faumlltfoumlrharingllanden men redovisade
relationer boumlr gaumllla aumlven vid ordinaumlra faumlltundersoumlkningar
Sandmaterial
Foumlr undersoumlkningen har anvaumlnts tre sandtyper som benaumlmns G 12-sand Husbyshy
sand och Baskarpsand I fig 1 visas kornfoumlrdelningen foumlr de olika sandmateshy
rialen som i korthet kan beskrivas paring foumlljande saumltt
G 12-sanden aumlr en havssand som huvudsakligen bestaringr av rundade kvartskorn
med en diameter mellan 0 1 och 0 5 mm
Husby3 anden kommer fraringn ett sandtag utanfoumlr Stockholm och bestaringr huvudsakshy
ligen av kantiga kvarts- och faumlltspatkorn ocksaring de med en diameter paring mellan
0 1 och 0 5 mm Graderingskoefficienten aumlr dock naringgot houmlgre foumlr Husbysanden
aumln foumlr G 12-sanden
Baskar_p3anden kommer fraringn den s k Baskarpformationen vid Vaumlttern och bestaringr
huvudsakligen av rundade kvarts- och faumlltspatkorn med en diameter paring mellan
) Fr o m 197 4 Statens geotekniska institut
68
100
~
I 90
IG 12-~and J Husbysand 80
Il I70 ~ O
I I60 V Baskarpsandc 50--0 ~
40 A I
I 1 Ic
30 c
c J20
10 1--
0 Q02 005 01 Q2 05 2 5 70 20
I- Silt---i------- Sand --------Grus -I Kornstorlek d mm
Fig 1 Kornfoumlrdelning foumlr de undersoumlkta sandmaterialen
Grain size distribution curves for the tested materials
69
0 25 och 2 0 mm Materialet aumlr saringledes naringgot groumlvre aumln baringde G 12- och Husbyshy
sanden medan graderingskoefficienten foumlr detta material var houmlgre aumln saringvaumll
Husby- som G 12-sandens
Houmlgsta och laumlgsta skrymdensitet och motsvarande portal sammanfattas i nedanshy
staringende tabell
Sandtyp eYdmax emin Yd min max
G 12-sand 166 059 144 084
Husbysand 1 75 054 138 094
Baskarpsand 180 047 162 064
Fyllning och packning
Sanden packades vid flertalet foumlrsoumlk skiktvis i oljefat med 0 6 m diameter och
0 9 m houmljd Packningen utfoumlrdes med en 10 kg stamp som slaumlpptes fraringn viss
houmljd Genom att variera skikttjocklek fallhoumljd och antal stampningar per skikt
kunde man erharinglla densiteter fraringn den loumlsaste till den fastaste (fig 2)
Efter fullbordad packning av materialet i beharingllaren utfoumlrdes endast en sondering
i beharingllarens mitt varefter densitetsbestaumlmning utfoumlrdes Genom att upprepa
packning och sondering har paring detta saumltt erharingllits ett stort antal sonderingsshy
diagram och nedan laumlmnade redogoumlrelse utgoumlr en bearbetning av resultaten fraringn
alla dessa diagram
Densiteten kunde i varje foumlrsoumlk bestaumlmmas med cylindervolymeter och genom
vaumlgning och volymsbestaumlmning av hela provbeharingllaren
Huvuddelen av foumlrsoumlken har utfoumlrts paring torr sand men foumlr att studera effekten
av vatten i sanden har foumlrsoumlk utfoumlrts aumlven med fuktig och vattenmaumlttad sand
Vid foumlrsoumlken med vattenmaumlttad sand packades foumlrst den torra sanden varefter
vatten fick fylla porerna i materialet genom paringfyllning underifraringn
70
Sondering
Foumlr att ge moumljlighet till jaumlmfoumlrelse mellan olika sonderingsmetoder och aumlven faring
klarhet i huruvida naringgon av de nu anvaumlnda metoderna aumlr oumlverlaumlgsen andra vad
gaumlller utvaumlrdering av friktionsmaterials egenskaper har i dessa undersoumlkningar
anvaumlnts tre olika metoder naumlmligen trycksondering enligt Jonell amp Nilsson AB
(Nilcon AB) manuell viktsondering enligt svensk geoteknisk standard och laumltt
hejarsondering enligt tysk standard DIN 4094 I denna artikel behandlas dock
enbart resultaten fraringn trycksonderingsfoumlrsoumlken som ovan naumlmnts
2Vid trycksonderingen anvaumlndes en pyramidformad spets (10 cm tvaumlrsnittsarea)
faumlstad paring en 20 mm staringng vilken drevs ned i foumlrsoumlksmaterialet med en manuellt
driven kedjedomkraft varvid det totala neddrivningsmotstaringndet registrerades
Vid dessa foumlrsoumlk har mantelfriktionen bedoumlmts vara saring liten att den kunde foumlrshy
summas
Resultat av trycksonderingsfoumlrsoumlk i torrt material
Sonderingsmotstaringndet har maumltts som totalmotstaringnd i kp och fraringn varje foumlrsoumlk
har erharingllits ett motstaringndsdiagram av den typ som visas i fig 3 daumlr man kan
se att motstaringndet naumlrmast sandytan var saring laringgt att det ej kunde registreras
Fraringn ca 10 cm djup oumlkar sonderingsmotstaringndet naumlra linjaumlrt till ca 50 cm djup
fraringn vilket djup oumlkningen aumlr mindre Detta kan delvis bero paring inverkan av manshy
telfriktion mot provbeharingllarens vaumlggar
Foumlr att kunna jaumlmfoumlra sonderingsmotstaringndet vid olika lagringstaumltheter i olika
material har valts att fraringn sonderingsdiagrammen ta ut sonderingsmotstaringndet
paring 45 cm djup daumlr upphaumlngningseffekten ej har observerats
Genom att i ett diagram (fig 3) ange det saringlunda erharingllna sonderingsmotstaringndet
som funktion av portalet vid respektive foumlrsoumlk finner man att det inte existerar
naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och portal foumlr de provade
materialen Det framgaringr tex att man vid portalet 0 60 i G 12-sand uppmaumltt ett
trycksonderingsmotstaringnd paring 150 kp medan Husbysanden gav ca 700 kp foumlr samshy
ma portal Denna stora skillnad aumlr anmaumlrkningsvaumlrd bl a daumlrfoumlr att dessa baringda
sandsorter aumlr taumlmligen lika med avseende paring kornstorleksfoumlrdelning Delvis
kan olikheten foumlrklaras av den naringgot houmlgre graderingskoefficienten och den
stoumlrre kantigheten hos Husbysanden
71
1750 --------~--------~-------~
~ bull --1700
gt E
---
1 ij c Q)
Cl
1650
l600L---------L----------------~ 0 50 700 150
Packningsarbete kpm I dm3
Fig 2 Samband mellan packningsarbete och densitet foumlr G 12-sand
Density of the tamped G 12 sand as a function of the compaction effort
700
72
8001--------~-------~---------
)( I X Test N205178
G 12-sand Yci = 1645 Vm1
e =Q611
600
Q
-le 500 _ 60a tl
bulloC 400
80 0
E V)
400OJ 300Cmiddot Sonderingsmotstaringnd kp a
O +C
~ 200
100
0 I-_____________________________ 050 a50 070 aao Q90 11)0
Ibull x Baskarpsand bull I O G 12- sand
IDmiddotn___+_---H--u_s_b_y_sa_n_d_______bull max
Portal e
Fig 3 Sonderingsmotstaringnd P t foumlr trycksonderingsmetod Jonen amp Nilsson AB sofu funktion av portalet Samshybanden gaumlller sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de tre materialen
The penetration resistance P st for the static peneshytrometer at 45 cm depth below sand surface as a function of the void ratio for the tested materials
73
De i diagrammet redovisade sambanden mellan portal och trycksonderingsmotshy
staringnd kan anges med foumlljande uttryck
log p st = a + b e1 (1)
daumlr Pst trycksonderingsmotstaringndet i kp
e portalet
ab materialkonstanter som faringr anses bero paring bl a jordens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Vanligen anses det foumlreligga ett samband mellan relativa lagringstaumltheten (D )r och sonderingsmotstaringndet antingen maumltt med trycksond eller med dynamisk
sondering I fig 4 har daumlrfoumlr gjorts en sammanstaumlllning av sonderingsmotstaringnden
fraringn 45 cm djup med den beraumlknade relativa lagringstaumltheten I figuren har ocksaring
inritats ett av Schultze amp Melzer (1965) publicerat samband mellan trycksondeshy
ringsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet
Aumlven i denna sammanstaumlllning finner man att det ej existerar naringgot samband
som aumlr generellt giltigt foumlr alla tre sandsorterna eller lika med det av Schultze
amp Melzer presenterade Saringt ex motsvaras ett spetsmotstaringnd paring 200 kp i G 12-
sand av ett paring 700 kp i Husbysand vid 100 relativ lagringstaumlthet Det aumlr ocksaring
intressant att notera att det vid foumlrsoumlken erharingllits oumlver 100 relativ lagringsshy
taumlthet vilket troligen sammanhaumlnger med metoden att bestaumlmma loumlsaste och
fastaste lagring
Av foumlrsoumlken har saringledes framkommit att det ej finns naringgot entydigt samband melshy
lan trycksonderingsmotstaringnd paring 45 cm djup och relativ lagringstaumlthet i torr packad
sand Det ligger naumlra till hands att tro att det ej heller i oumlvrigt skulle finnas naringgot
entydigt samband mellan trycksonderingsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet i
olika friktionsmaterial Man kan daumlremot konstatera att det foumlr en och samma
sandtyp finns en viss bestaumlmd relation mellan sonderingsmotstaringnd paring ett visst
djup och relativ lagringstaumlthet eller portal Detta foumlrharingllande skulle saringledes goumlra
det moumljligt att anvaumlnda trycksondering foumlr kontroll av tex paclmingsgraden i fyllshy
ningar En kalibrering med haumlnsyn till materialet blir dock noumldvaumlndig
74
800 +
J X I X
I I-
600 X
Cl X Baskarpsand- 1 O G 12-sandd Schultze Melzer 1 + Husbysand 11 ( 1965) C I Ibullo Il) 400
E --0 I IIl) 0
it f --ltIgt
11 C 0 0
V) +
200
oV
o~ 0
0--0
0 0 050 100 150
Relativ lagringsfaumlfhet Dr
Fig 4 Trycksonderingsmotstaringndet P t som funktion av relativa lagringstaumltheten D s r Correlation between the penetration resistance P t for the static penetrometer and the relative den- s sity Dr for the tested materials
75
Inverkan av vatten i sanden
De ovan redovisade resultaten haumlrroumlr fraringn foumlrsoumlk i torrt material vilket ju norshymalt ej paringtraumlffas i naturen Daumlrfoumlr utfoumlrdes ocksaring vissa foumlrsoumlk dels i vattenmaumltshytat material dels i fuktigt material som ovan naumlmnts
Foumlrsoumlken i vattenmaumlttad sand visade samma sonderingsresultat som foumlrsoumlken med sondering i torr sand med motsvarande portal
Eftersom effektivtrycket i jorden aumlr mindre i vattenmaumlttat material aumln i torrt material och friktionen mellan sondspets och sand blir laumlgre kan man foumlrvaumlnta att sonderingsmotstaringndet blir laumlgre i det vattenmaumlttade materialet Sannolikt aumlr detta fallet men skillnaderna aumlr saring smaring att de ej har framkommit vid dessa foumlrshysoumlk daumlr endast sonderingsresultatet ned till 45 cm djup anvaumlnts
I fig 5 redovisas resultatet av trycksonderingar i fuktig sand (vattenhalt 3 - 12 ) tillsammans med motsvarande kurvor fraringn foumlrsoumlken i torr sand Man finner att sonderingsmotstaringndet till foumlljd av kapillaumlrkrafterna i sanden oumlkat betydligt Saring tex oumlkade sonderingsmotstaringndet i Husbysand vid portalet e 0 80 fraringn ca 120 kp till ca 240 kp dvs med 100 Detta foumlrharingllande beaktas veterligt ej vid bestaumlmshyning av grundlaumlggningsnivaring eller tillaringtet grundtryck Maringnga har dock noterat hur sonderingsmotstaringndet minskar kraftigt vid eller naringgot oumlver grundvattenytan
Samband mellan inre friktionsvinkel och sonderingsmotstaringnd
Eftersom det ej var moumljligt att paringvisa naringgot direkt samband mellan sonderingsshymotstaringnd och sandmaterialens relativa eller faktiska lagringstaumlthet som var gemensamt foumlr alla de undersoumlkta sandmaterialen fortsattes foumlrsoumlken med beshystaumlmning av sandmaterialens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Inre friktionsvinkeln bestaumlmdes med hjaumllp av treaxliga tryckfoumlrsoumlk paring torr sand vid olika lagringstaumlthet hos resp material I fig 6 visas foumlrharingllandet mellan inre friktionsvinkeln tp d och porositeten efter konsolidering nc Inom de rmdersoumlkta porositetsomraringdena foumlr de tre sandtyperna aumlr sambanden mellan tpd och nc raumltshylinjiga Friktionsvinkeln var houmlgst foumlr Husbysanden (41 - 47deg) och laumlgst foumlr G 12-
osanden (31 - 36 ) bull
Genom att kombinera den ovan redovisade formeln (1) med ekvationen foumlr det raumlt-
76
800t----------------------------~
Torr Torr Baskarp- Husbysand sand
600
Q -le + Husbysand w =10-12 ~ )( Baskarpsand w=3-5 -0 C
bulli + -l)
400
0 +E
middot-l)
0) C
--Qj
-0 C 0 V)
200
x 0
050 060 070 080 090 100
Portal e
Fig 5 Vattenhaltens inverkan paring trycksonderingsmotstaringndet i Baskarp- och Husbysand
Comparison between the results from the static cone penetrometer tests in dry and moist sand
77
45
~
~ ~
~ -shyQ) -g-shy
40 i A
x Baskarpsand
o G 12- sand a ~
+ Husbysand
middot c
X
(J 0c
0 _
35 omiddot
~ -- O-Q)
--~
-
deg ~o
30 I-
30 35 40 45
Porositet efter konsolidering nc
Fig 6 Samband mellan inre friktionsvinkeln 4) d och porositeten n Inre friktionsvinkeln har bestaumlmts gen8m triaxialfoumlrsoumlk paring torrt material
Angle of internal friction 4)d for the three tested materials at different densities Results from triaxial tests
78
linjiga sambandet mellan inre friktionsvinkel och porositet farings nedanstaringende samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
c2 log P = c1 + (2)
tpd + c3
daumlr p = sonderingsmotstaringndet
= konstanterc1 2 3
inre friktionsvinkelnlf) d =
Exempel paring saringdana samband anges i fig 7 daumlr de beraumlknade sambanden redovisas tillsammans med erharingllna foumlrsoumlksresultat Som framgaringr av figuren finns det ej heller naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
i de haumlr tre undersoumlkta sandmaterialen utan friktionsvinkeln kan aumlndras utan att sonderingsmotstaringndet oumlkar Saringlunda erhoumllls paring 45 cm ajup ett spetsmotstaringnd av 200 kp vid en friktionsvinkel av ca 34deg i G 12-sand 39deg i Baskarpsand och 42deg i
Husbysand
Inverkan av jordens kompressibilitet
Till foumlljd av de erharingllna olikheterna bedoumlmdes det noumldvaumlndigt att i betraktelsen ta med aumlven materialens kompressibilitet Under en sista fas i undersoumlkningarna bestaumlmdes ocksaring sandmaterialens kompressibilitet m i cm2kp vid olika lag-v ringstaumltheter i den s k jaumlttekompressometern daumlr sanden kunde fyllas och packas paring samma saumltt som i oljefaten i vilka sonderingarna utfoumlrdes Kompressibiliteten har haumlr bestaumlmts paring grundval av den uppmaumltta sammantryckningen mellan lastshystegen 0 67 och 4 15 kpcm2 Som framgaringr av fig 8 framkom vid dessa foumlrsoumlk raumltlinjiga samband mellan materialens kompressibilitet och portalet i sanden Sambanden aumlr dock olika foumlr de tre sandsorterna Det visade sig att kompressishy
2biliteten var stoumlrst i Husbysanden (1 5 auml 4 0 middot 10-3 cm kp) och laumlgst i G 12-
sanden (0 6 auml 1 2 middot 10-3 cm2kp) Eftersom man kan foumlrvaumlnta att en houmlg komshy
pressibilitet skulle ge ett laringgt sonderingsmotstaringnd finner man haumlr foumlrklaringen till att det inte finns ett entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre
friktionsvinke1
Sedan det visat sig att sonderingsmotstaringndet ej heller var direkt och entydigt beshyroende av kompressibiliteten har flera foumlrsoumlk gjorts att erharinglla ett samband
79
8001---------~-------~--------+
x Baskarpsand
O G 12- sand
+ Husbysand
tJ c
bullt (
- 400 t----------+---l-----------+----J-----------4-1
E ( r c middot ltIl
tJ c
~
0
o--------------------------------10 35 40 45
Inre friktionsvinkel ltfgtd grader
Fig 7 Samband mellan inre friktionsvinkel och tryckshysonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de undersoumlkta materialen
Correlation between the static penetration resistance P st and the angle of internal friction
80
+
30t---------~----------------_-_____
gtltBaskarp sand OG 12-sand +Husby sand
-1
Q -le
u ~ 201----------1-----------+-+---------- E
X
Qmiddot-V) V) QJ
-shyQ E 0
~ 0r----------t-------------t-rr-----------1
00 _______________________________ a as a6 a1
Portal e
Fig 8 Samband mellan kompressibiliteten mv och portalet e
Relations between void ratios (e) and compressibility (m ) in cm2kp for the three tested materials v
81
mellan aring ena sidan sonderingsmotstaringndet och aring den andra naringgon funktion av jorshy
dens kompressibilitet och inre friktionsvinkel Ett saringdant samband visas i fig 9
och kan skrivas
p = 1 tg 23 4gt o 2 tg tp _ 4 6 ] (3)st 023 m [ tg 23 tp e
V
Sambandet gaumlller foumlr sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup i torr sand Som framshy
garingr av (3) aumlr det inte nog att enbart studera effekten av kompressibiliteten och
baumlrigheten paring sonderingsspetsen utan skillnaden i friktion mellan jord och
spets har aumlven faringtt beaktas Denna har uttryckts som foumlrharingllandet mellan en
medelfriktionsvinkel ( lfgt ) foumlr de tre sandtyperna vid olika lagringstaumltheter och 0
den uppmaumltta friktionsvinkeln vid aktuell taumlthet Friktionen mellan staringl och sand
har antagits vara 23 av aktuell friktionsvinkel i sanden
Summary
This paper describes some results from a laboratory investigation of penetration
resistance in cohesionless soils The investigation has been carried out in the
Soil Mechanics Division at the Royal Institute of Technology Stockholm and has
been supported by the Swedish Council of Building Research
The investigation included static penetration tests in three types of sand (Fig 1)
which were compacted to different densities in a cylindrical container The
penetrometer which is the most common type in Sweden is manufactured by
Nilcon AB and has a pyramidal point with a maximum cross-sectional area 2
of 10 cm
The test results show (Fig 3) that there is no unique relationship between the
penetration resistance at a certain depth and the void ratio in the sands As
shown in Fig 4 the normally assumed relationship between the penetration
resistance and the relative density D does not exist either r
As shown in Fig 5 the penetration resistance in moist sand was found to be
about twice the resistance in dry sand Other tests in saturated sand show that
there is no significant difference in the penetrometer resistance between dry
and saturated sand
82
+ 80 ~
+ +V
7 0 + X
X +
X v~
X60
~ Xc9-gr
~ 50 vO 0
___ ___~140
0 0 x Baskarp sand
30 o G 12-sand
+ Husby sand
20
1 0
I I040 02 06 08 10 12 14 16
Pst mv 10-1
Fig 9 Samband mellan trycksonderingsmotstaringnd P t kompressishybiliteten mv och inre friktionsvinkeln 4gt d 8
Correlation between static cone penetration resistance P t the compressibility mv and the angle of interna friction 8 4gt d
83
To study the effect of the internal friction and the compressibility of the sands
some additional tests were performed The angle of internal friction tp d was
taken from triaxial tests on dry sand and the compressibility m was taken V
from compressometer tests The results of these tests are shown in Fig 6
and 8
Since no unique relationships was found between the penetration resistance and
the angle of internal friction lf) d Fig 7 an attempt was made to find a correshy
lation between a combined function of tp d mv and the penetration resistance
Such a function is shown in Fig 9 and Equation (3)
Referenser
SCHULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol1 p 354-358 Montreal
85
ANVAumlNDNING AV TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING TYP NILCON VID GRUNDUNDERSOumlKNING
Professor Sven Hansbo Institutionen foumlr geoteknik med grundlaumlggning CTH
Inledning
JampW (AB Jacobson amp Widmark) har sedan 196 0 i sin konsultverksamhet anvaumlnt
trycksondering oumlverallt daumlr denna ansetts ekonomiskt konkurrenskraftig i foumlrshy
haringllande till alternativet viktsondering Firmans staumlllningstagande till foumlrmaringn
foumlr trycksonden har baserats paring att friktionen (eller kohesionen) mot sondshy
staumlngerna har foumlrsvaringrat och ibland resulterat i en felaktig tolkning av utfoumlrda
viktsonderingar jfr fig 1 a - b Det aumlr inte bara staringngfriktionens motstaringnd
mot nedpressning och vridning av sonden som daumlrvidlag har betydelse utan
ocksaring det ljud som uppstaringr laumlngs staumlngerna Detta ljud kan laumltt tolkas som ett
ljud fraringn sjaumllva sondspetsen och daumlrmed vilseleda borrningsledaren i hans beshy
doumlmning av jordart paring sondspetsnivaringn
Man kan konstatera att det raringtt en taumlmligen utbredd misstro mot trycksond av
typ Nilcon (f d Jonell amp Nilsson) En av anledningarna har varit att man med
denna trycksond ibland uppmaumltt saring stor mantelfriktion mot sondstaumlngerna att
spetsmotstaringndet blivit negativt ett foumlrharingllande som laumltt kan uppstaring naumlr totala
mantelfriktionen inte maumlts kontinuerligt utan endast punktvis (t ex paring varje eller
varannan meters djup) Dessutom aumlr det ofta svaringrt foumlr borrningsledaren eller
foumlr den som tolkar sonderingsdiagrammet att oumlverhuvudtaget avgoumlra mantelshy
friktionens storlek En ytterligare anledning till naumlmnda misstro aumlr att kaumlnsligshy
heten hos sonden inte aumlr tillraumlcklig vid de loumlsaste jordavlagringarna Okets
massa (15 alt 30 kg) verkar naumlmligen som en extra belastning paring sonden och
maringste vid en noggrann analys - liksom massan av paringskarvade sondstaumlnger -
adderas till det registrerade sonderingsmotstaringndet
Naumlr en ny utrustning introduceras aumlr det taumlmligen sjaumllvklart att man snart uppshy
taumlcker vissa barnsjukdomar Saringdana har ocksaring foumlrekommit paring Nilcons tryckshy
sond Bland dessa barnsjukdomar kan naumlmnas ofullkomligheter i kraftoumlverfoumlring
till skrivare (vissa glapp nollinjefoumlrskjutning) i djupregistrering (exempelvis
86
Kv 0---- Vi bull10
Fist gr smiddot middot AONJAumlR (ml G
5----
Lsk
L10---- lsk
25
15---- 50
7520----0 2J hv20cm
___ Skjuvharingllfasthet enl konmetoden vaumlnstra borrharinglet
25-- -- Skjuvharingllfasthet enlkonmetoden houmlgra borrharinglet m --e--- Sensitivitet enlkonmetoden vaumlnstra borrharinglet JW==t===t100
0 20 40 hv20cm---Q--- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrharinglet
Fig 1 a Jaumlmfoumlrelse mellan viktsonderingar i kvicklera (t o v) och normalshysensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshystaringnd mellan sondharinglen = 20 m Sonderingsmotstaringndet i kvickleran aumlr som framgaringr vaumlsentligt laumlgre aumln i den normalsensitiva leran
Comparison between weight-soundings in quick clay (left) and in clay with normal sensitivity The shear strengt in both cases approximately equal Distance between bore-holes = 20 m As can be seen the resistance to penetration in the quick clay is much lower than in the clay with normal sensitivity
87 Vb tt kPo(oreducerod I Vb
fv + 10 0 10 0 30 10 50 60 70 ~ 10
(mmy)L my0 F~~H~~fmiddot ~ -))1middot_Jw
ttvx u vx I ---r-vx -[ Il
~1--- Lt L vx middot--
i~ -- 11__-+---+--L vx
L vx sk kLvx
L vx 11gt++--+---t---llh-_ ___Lvx L vx
5 Lsk middot l -
L vx ll1----t---Lvx [(I L
I f--+-c+-L
]
II
L sk 11--11---
I I
iL
I ~
I
11gt--+-H-I middot1
10 I I
~
I -
I(
L Csk 111--+--+-c-++-i
I X~ I I _I
15---- L L sk 111--4---l--+l+--slc+--1 -I --_ II I ----I I
I )
St 13 1 +--i----20---- L 111---1-----+--++
I I ~
0 20 40 60 80 100 1Xl 11[) 11 11
25---- I
~
I
0 2 6 8 10 12 14 16 18 20kN I I I
~I _
I -3Q ____
I I I
I ~I
35----
---Q---- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrhoumllet (
-+- Skjuvhoumlllfasthet enl vingborr houmlgra borrhOumllet
I__ _ __ Sensitivitet enl kon metoden vaumlnstra borrhoumllet
40---shy ___ Skjuvharingllfasthet enlvingborr vaumlnstra borrharinglet
m 0 2 I 6 8 10 12 11 16 1 8 20 kN
Fig 1 b Jaumlmfoumlrelse mellan trycksonderingar i kvicldera (tv) och normalshy
sensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshy
staringnd mellan sondharinglen = 65 m Spetsmotstaringnden aumlr som framgaringr i
stort sett lika medan totala sonderingsmotstaringnden aumlr helt olika
Comparison between static penetrometer tests in quick clay (left)
and in clay with normal sensitivity Distance between bore-
holes = 65 m The shear strength in both cases approximately equal
As can be seen the point resistance is about the same whereas the
total resistance differs considerably
88
slirning mellan maumlttrissa och staringng) och i sjaumllva glappkopplingen till spetsen
(alltfoumlr kort slaglaumlngd och vakuumeffekter) Misstagen har emellertid underhand
raumlttats till och utrustningen fungerar nu i stort sett tillfredsstaumlllande Likvaumll
skulle man oumlnska sig en praktiskt anvaumlndbar och ekonomiskt konkurrenskraftig
trycksond daumlr man kunde maumlta dels motstaringndet mot sondspetsen direkt dels
friktionsmotstaringndet mot mantelytan paring en viss given laumlngd av sondstaringngen paring
viss given houmljd oumlver spetsen Kunde man dessutom vid spetsen bygga in yttershy
ligare registreranordningar tex portrycksmaumltare och gammaneutronsond och
faring hela resultatet utskrivet paring remsstans skulle man utan tvekan faring ett utomshy
ordentligt fint instrument foumlr kartlaumlggning av undergrundens tekniska egenskaper
Trycksondering ur konsultens synvinkel
Nilcons trycksond har trots de inledningsvis paringtalade bristerna visat sig vara
mycket anvaumlndbar i praktisk verksamhet - framfoumlr allt genom att den registreshy
rar sondmotstaringndet kontinuerligt Foumlrdelarna med metoden har blivit aumln mer
paringtagliga genom en mekanisering som eliminerat behovet av foumlrankringsanordshy
ningar moumljliggjort stoumlrre nedpressningskraft och medfoumlrt en kraftig rationalishy
sering i form av minskad undersoumlkningstid och reducerade kostnader Mekanishy
seringen har ocksaring medfoumlrt att inverkan av den personliga faktorn mer eller
mindre eliminerats
Vi kan alltsaring konstatera att trycksonden praktiskt-ekonomiskt i maringnga fall aumlr
oumlverlaumlgsen viktsonden som aumlr den naumlrmast jaumlmfoumlrbara sonderingsutrustningen
Hur ser man daring i dag paring moumljligheterna till en korrekt tolkning och aumlr dessa
oumlverlaumlgsna jaumlmfoumlrt med moumljligheterna vid andra sonderingsmetoder Som jag
naumlmnde inledningsvis raringder en viss skepsis gentemot trycksond av typ Nilcon
vilket bl a yttrat sig i att man i SGF s sonderingskommittes anvisningar - i de
fall trycksondering goumlrs - rekommenderat jaumlmfoumlrande viktsondering i ett
bestaumlmt antal borrpunkter Denna oumlvertro paring viktsonden aumlr foumlr mig garingtfull
och bottnar utan tvekan i en konservatism som trots paringstaringende om motsatsen
starkt praumlglar aumlven ingenjoumlrsfacket Det finns ocksaring en annan skola foumlr vilken
trycksonden aumlr naumlstan allena saliggoumlrande Av en nyutkommen bok av Sanglerat
(1972) framgaringr att man paring olika haringll i vaumlrlden bedriver en omfattande forskning
foumlr att kunna oumlversaumltta trycksonderingsresultaten till baumlrighets- och deformashy
tionsegenskaper Det foumlrefaller naumlstan som om man vill goumlra trycksonden till
ett universalinstrument med vilket man kan loumlsa alla geotekniska problem Foumlr
89
mig aumlr denna oumlvertro paring trycksonden lika oberaumlttigad som den tidigare paringtalade
misstron Trycksonden kan enligt min uppfattning aldrig bli annat aumln ett hjaumllpshy
medel - ett korrelationsinstrument - som goumlr det moumljligt att kartlaumlgga variashy
tioner i jordlagerfoumlljd och materialegenskaper inom en region med likartade
geologiska foumlrharingllanden De mera preciserade geotekniska egenskaperna likshy
som den detaljerade jordlagerfoumlljden maringste emellertid faststaumlllas med mera
sofistikerade metoder Trycksondering boumlr daumlrfoumlr alltid kombineras med andra
mera avancerade undersoumlkningsmetoder En direkt tolkning i stil med den som
anges av forskare och i laumlroboumlcker kan endast goumlras i saringdana fall daumlr de geoshy
logiska foumlrharingllandena aumlr ensartade och vaumllkaumlnda och daumlr egenskaperna hos inshy
garingende jordarter redan aumlr kaumlnda i foumlrharingllande till trycksonderingsresultaten
Kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd
En av metodens fraumlmsta foumlrdelar aumlr att den - jaumlmfoumlrt med andra sonderingsshy
metoder - starkt foumlrbaumlttrar moumljligheterna till kartlaumlggning av jordlagerfoumlljden
Detta skall haumlr illustreras med fyra exempel
Det foumlrsta exemplet aumlr haumlmtat fraringn en forskning utfoumlrd vid Chalmers tekniska
houmlgskola (jfr Hansbo S amp Torstensson B-A 1968) I samband haumlrmed gjordes
- vid sidan av trycksondering - en noggrann analys av jordlagerfoumlljden och de
geotekniska egenskaperna hos ingaringende jordarter i en deltaavlagring i Karlstad
fig 2 Som framgaringr kan man av sondmotstaringndet klart saumlrskilja graumlnsen mellan
det oumlvre lagret av organisk friktionsjord (haumlftiga kastningar i sondmotstaringnd) och
det undre lagret av mjaumlla (finsilt) - lera (ett lugnt foumlrlopp hos sondmotstaringndet)
oumlvergaringngen lerasandig mo naumlrmast oumlver fast botten aumlr ocksaring klart markerad
Den mjuka sonderingskurvan fraringn ca 15 till 30 m djup visar att jordlagren av
silt och lera aumlr homogena Mantelfriktionen aumlr som framgaringr houmlgre i den dyiga
leran aumln i den rena mineralleran (ca 3 - 5 kPa mot ca 1 kPa) Det framgaringr ockshy
saring att jorden ner till 15 m djup aumlr grovkornig (starkt varierande motstaringnd) och
mycket loumlst lagrad (laringgt medelmotstaringnd) De houmlga portal som uppmaumltts paring vissa
nivaringer i mon (finsanden) avspeglas klart i sondmotstaringndet Hade sonderingen utshy
foumlrts med viktsond skulle det - eftersom totala sonderingsmotstaringndet aumlr foumlrshy
haringllandevis lika genom hela jordprofilen - utan tvivel ha varit omoumljligt att avshy
goumlra de foumlrharingllanden som saring klart avspeglas i trycksonddiagrammet
Det andra exemplet aumlr haumlmtat fraringn riksvaumlg 15 mellan Karlshamn och Ronneby
0
5
10
15
20
Brungraring sandig mo med vaumlxtdelar
Brungraring mjaumllig mo med vaumlxtdelar
Brungraring dyig mjaumllig mo
Graring dyig lerig mjaumlla
Organisk
halt voldeglo
12 45 14 17 45 40 11 39 35 41 30 24 45 39 40
0
Kornstorleksfoumlrdelning Sonderinos-motstan11
vikt kN 20 40 60 80 100 0 25 50 75
( (
Densitet 3
tlm Vattenhalter
deglo 20 40 60
Portal SkjlNharingllfasthet
kPa 0 50 100
5
lf---+------+-+10
15
20
25 Graring dyig mjaumllig lera
25
E
g-300
s C
O
30 3 ~ 0
~ 06-02 mm mellansand 0 50 100 150
Sensitivitet
~ 02-006 mm grovmo ~ Vattenhalt Skjuvharingllfasthet en konfoumlrsoumlk
- lt006mmsilt bull bull Finlekstal -0--o- Sensitivitet enl konfoumlrsoumlk
Fig 2 Trycksondering utfoumlrd i en deltaavlagring Variationerna i spetsmotshystaringndet liksom storleken ger en god bild av jordlagerfoumlljden liksom av den oumlverlagrade sandens porositet
Static penetrometer test in a deltaic deposit The variation and magnitude of point resistance give a good picture of the soil profile as well as of the porosity of the top layer of sand
91
fig 3 Jordlagerfoumlljden karakteriseras haumlr liksom i oumlvrigt i Blekinge av oreshy
gelbundna vaumlxlingar mellan organiskt och oorganiskt samt mellan groumlvre och
finare material ofta med flera torrskorpebildningar orsakade av havets uppshy
repade transgression och regression Svaringrigheterna att tolka trycksonderingsshy
dio-rammet aumlr stoumlrre i detta fall aumln i foumlregaringende men kompletteras trycksonshy
deringen med provtagning paring vissa nivaringer - aumlven om detta sker i mindre utshy
straumlckning aumln som visas i figuren - faringr man som framgaringr en mycket klar bild
De vaumlxelvis foumlrekommande skikten av lera och mjaumllamo framtraumlder bl a tydshy
ligt Likasaring kan man klart urskilja att jorden mellan ca 5 5 och 8 m djup aumlr
mera homogen aumln i oumlvrigt vilket ocksaring framgaringr av provtagningen Den jaumlmshy
foumlrande viktsonderingen ger daumlremot smaring moumljligheter till en detaljerad tolkning
Det tredje exemplet - ocksaring det haumlmtat fraringn Blekinge naumlrmare bestaumlmt
kv Gaumlvle i Karlshamn - visar att man i de fall friktionen mot sondstaringngen kan
foumlrsummas faringr god korrelation mellan motstaringndet vid trycksondering och antashy
let vridna halvvarv vid viktsondering fig 4 Exemplet illustrerar ocksaring tvaring
icke ovanliga fel vid trycksonderingen Det ena felet bestaringr i att man efter varshy
je skarvning av sondstaringngen och lyftning av oket faringr ett tillfaumllligt oumlkat sondmotshy
staringnd Denna oumlkning kan bero paring portrycksfoumlraumlndringar i jorden under viloshy
pausen vid skarvningen och aumlr daring i och foumlr sig inte naringgot fel men den kan ocksaring
bero paring att sondstaringngen naumlr oket staringr i sitt oumlvre laumlge klaumlmmer mot sidan av
det foumlrborrade haringlet Motsatsen julgransform kan uppstaring om sondstaringngen
klaumlmmer mot sidan av haringlet naumlr oket staringr i sitt nedre laumlge Dessa klaumlmkrafter
kan undvikas genom att man anvaumlnder raka sondstaumlnger och ser till att sondshy
staringngen hela tiden loumlper lodraumltt utan att stoumlta mot haringlets vaumlggar Det andra
felet bestaringr i en nollinjefoumlrskjutning vilket framgaringr av att skrivararmen vid
skarvningarna (representerad i diagrammet av de paring varje meter aringterkommanshy
de horisontella linjerna) inte garingtt helt tillbaka
Det fjaumlrde och sista exemplet paring hur man med trycksondering kan bedoumlma jordshy
lagerfoumlljden aumlr haumlmtat fraringn Gaumlvle lasarett belaumlget paring en grusarings med svaringrforceshy
rat ytlager av sand och grus Med hjaumllp av trycksondering har det haumlr varit
moumljligt att lokalisera ett antal lerlinser eller lerlager under grundlaumlggningsshy
nivaringn fig 5 a - b Fig 5 a visar en jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och
sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr Fig 5 b visar ett trycksondharingl
kombinerat med provtagning 10 m fraringn sondharinglen i fig 5 a De stora och snabshy
ba variationerna samt storleken paring sondmotstaringndet visar att jorden inneharingller
92
Tr Vi ni =
o-(s)mmj L vx p~ m Mj
9 0 I m MJ
(gr)(I mMJ
5-
10-m
Fig 3
(rrv~)~j s IDi vx M I Mf(I)
Mjm MJ 100 19x 25
M I V LJ v L(mj) V L (mj)
V L ~j~ V L l
L mj L DJ L CD
mjM l
5 6 kN (l)s m Mn
Jfoumlnfoumlrelse mellan tryck- och viktsonderingsshyresultat i en finkornig skiktad jord Tolkningsshymoumljligheterna med avseende paring jordlagerfoumlljden aumlr som framgaringr vaumlsentligt baumlttre vid trycksonshydering aumln vid viktsondering
Comparison between static penetrometer test and weight sounding resistance in a fine-grained layered soil The possibility of interpretation with reference to the soil profile is obviously much better when using a static penetrometer than when using a weight sounding equipment
0--
s--
10--
15
20--m
93
Vb ~------------------~ st I
~~- + _10-+---+-+----+---+-+---+
Dy -l~~---+---l-+--1--1---+--j cmiddotJ -
G G Si -
I-
L~ -lnlr-=F=~c=--t--i--t---t---i I -
v ==-L2] - euJ-=lc---------+--t---t------1
(s)Si -llm-U~==l==-1--W
Li -
IL -- r7 77 7 - h
L -71-11----l--J--1--+----+---+--1---1
- ~ ~ -
L I gt I
I I _r
Sil -~t=t=t=t=~I~~~~ -= --(gr)S
-(s) Gr lot~2=plusmn4=plusmn6 =ai=~1o~J12=114k-N
I
f kPa ( oreducerad )
0 20 40 60 80
_
f
l --1--il---L---1
___~______ 0 20 40 60 8051
PRESSIOMETERMODUL Ep MPa
0246810
bull Sensitivitet (S 1)
enl vingborr
- Skjuvharingllfasthet tr)
Pf
enl vingborr
KRYPTRVCK Pt1 MPa GRANSTRVCK PI MPa
0 02 04 06 08 1 0
-_- I
I I Pt t ~
Fig 4 Exempel paring god korrelation mellan sondmotstaringnd vid trycksondering och antal vridna halvvarv vid viktsondering Den goda korrelationen sannolikt beroende paring att staringngfriktionen aumlr noll
Example of good correlation between penetration resistance and number of half-turns per unit penetration by weight sounding The good correlation probably due to the fact that the side friction is negligeable
94
--0
--5
--10
--15
--20
--25
grMmj M Lm vx
mj Ml (g) L(in) mj Ml vx mJ M f vx
L([)
L
(gr)s mL
Lm sm LMIT)
Ml v L(iJ)
ls M V L li v L [ _j
2 4 6 8 10 12 14 16 kN
0 2 4 6 8 10 12 14 16 kN 20 40 60 sek20cm middot m
fig a)
Fig 5
fig b)
Jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr i en oregelbunden aringsavlagring Trycksonderingen moumljshyliggoumlr i detta fall lokalisering av lerlinser (lerskikt) i sand- och grusshyavlagringarna Sondharinglet i fig b) belaumlget 10 m fraringn sondharinglet i fig a)
Comparison between static penetrometer tests and dynamic sounding type Pionjaumlr in an erratic esker The static penetrometer tests make it possible to locate clay lenses (layers) in the sand and gravel deposits The bore-hole in fig b) is situated 10 m from the bore-hole in fig a)
95
vaumlxelvis grovkorniga och finkorniga skikt Vi ser ocksaring hur man i b) faringtt vaumlsentshy
ligt stoumlrre totalt sondmotstaringnd aumln i a) men att spetsmotstaringndet i stort sett aumlr
lika Trycksonddiagrammen visar mycket klart laumlget hos de soumlkta lerlinsernalershy
lagren
Kartlaumlggning av jordarters geotekniska egenskaper
Som jag redan tidigare framharingllit boumlr en trycksondering om man vill naumlrmare
kartlaumlgga jordarternas geotekniska egenskaper kombineras med mera sofistikeshy
rade undersoumlkningsmetoder Det torde naumlmligen vara orealistiskt att foumlr prakshy
tiskt bruk bygga in i sjaumllva trycksonden alla de maumltanordningar som skulle beshy
houmlvas foumlr en korrekt analys Fraringgan aumlr om det oumlverhuvudtaget aumlr moumljligt att ta
haumlnsyn till alla de faktorer som paringverkar sonderingsresultatet Man behoumlver
bara peka paring saringdana faktorer som inverkan av neddrivningshastighet sensitivitet
i lera portrycksfoumlraumlndringar i silt och finsand stenar i sand och grus taumlttshy
liggande grovkornigare skikt i lera organiskt inneharingll etc foumlr att foumlrstaring hur
komplex tolkningen maringste bli Kombinerad med provtagning och direkt bestaumlmshy
ning av de geotekniska egenskaperna i faumllt och i laboratorium utgoumlr den emellershy
tid i praktiken ett utmaumlrkt och noumldvaumlndigt komplement En mycket omfattande
sammanstaumlllning av forskning och erfarenheter betraumlffande oumlversaumlttning av
spetsmotstaringndet foumlr olika trycksondtyper till skjuvharingllfasthet friktionsvinkel
etc har som naumlmnts gjorts av Sanglerat (1972) Den tolkning till skjuvharingllfasthet
som redovisas foumlr Nilcons trycksond maringste emellertid tas med stor reservation
och kan endast betraktas som oumlverslagsmaumlssigt korrekt foumlr lera av Goumlteborgsshy
typ Helt andra vaumlrden har ibland erharingllits foumlr lera inom andra regioner i
Sverige Man kan alltsaring konstatera att korrelationsfaktorn maringste bestaumlmmas
fraringn fall till fall Kaumlnner man korrelationsfaktorn har man daumlremot stora moumljshy
ligheter att goumlra en direkt oumlversaumlttning
Som exempel paring dessa moumljligheter vill jag bl a haumlnvisa till fig 2 daumlr den odraumlshy
nerade skjuvharingllfastheten uppenbarligen kan uttryckas som ca 120 av spetsshy
trycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna oumlvre graumlnsen) och fig 4
daumlr samma skjuvharingllfasthet aumlr ca 17 0 av spetstrycket (spetstrycket i
MPa = spets kraften i kN)
En aumlnnu baumlttre illustration till naumlmnda moumljligheter ges i fig 6 Trycksondeshy
ringen som i detta fall gjorts i en moraumlnlera i Lund har sedermera komplette-
Pr f Skr I+ 10 Tr il 0- F-Rii K
(s)m Mnl
mMnl flBI I iiJ
(m)Mnl
Mnl
Mnl 5-
Mnl
lTTENHALTERfrac34 0 20 o
PRESSIOMETERMODUL KRPTRYCK Pfl MPa Ep MPa GRANSTRVCK Pt MPa 0 4 8 12 16 20 q__ 05 10 1 5
t
~
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kN
10--m
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan resultat av trycksondering och pressiometerfoumlrsoumlk i moraumlnlera i Lund Spetsmotstaringndet avspeglar i stort pressiometershymoduler och graumlnstryck Comparison between results of static penetrometer and pressure meter tests in boulder clay in Lund The point resistance has good correlation with the pressure meter modulus and the critical pressures p1 and pfl
ltD 0-
97
rats med pressiometerfoumlrsoumlk och med belastningsfoumlrsoumlk Man ser att pressioshy
metervaumlrdena i stort sett avspeglar spetsmotstaringndet vid trycksondering oumlvershy
ensstaumlmmelsen aumlr mycket paringtaglig vad betraumlffar graumlnstrycken Pn och p1 En
analys visar att pressiometermodulen aumlr ca 2 (mera exakt 1 8 plusmn 0 7) ggr
spetstrycket att graumlnstrycken p1 aumlr O 2 (0 20 ~ 0 05) och Pn ca O 15
(0 14 plusmn 0 06) ggr spetstrycket Skjuvharingllfastheten bedoumlmd ur graumlnstrycket p1
och genom provbelastning av plattor med diametern 1 0 m blir i detta fall
ca 130 av spetstrycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna undre
graumlnsen) Helt andra relationer mellan spetstryck och pressiometervaumlrden
erharinglls emellertid i andra fall jfr fig 4
Sammanfattning
Trycksonden av typ Nilcon aumlr kanske fraumlmst genom sin kontinuerliga registreshy
ring av sonderingsmotstaringndet ett utomordentligt gott hjaumllpmedel foumlr kartlaumlggshy
ning av lagerfoumlljden i en jordprofil Foumlr bestaumlmning av jordens geotekniska
egenskaper boumlr den emellertid alltid kombineras med andra mera sofistikerade
metoder upptagning av ostoumlrda prover pressiometerfoumlrsoumlk faumlltvingborrning
etc Av spetstryckets och mantelfriktionens storlek kan man daumlrvid faring en god
uppfattning om de geotekniska egenskaperna hos den jord som aumlr belaumlgen mellan
provtagningsnivaringer och provtagningsharingl Metoden aumlr i sin nuvarande mekaniseshy
rade form rationell snabb och ekonomisk Direkt maumltning av spetstrycket och
mantelfriktionen skulle starkt foumlrbaumlttra metoden Det skulle ocksaring paring laumlngre
sikt vara oumlnskvaumlrt att aumlven kunna registrera portrycksfoumlraumlndringarna vid nedshy
drivningen och att resultaten skrevs ut paring rems stans
Summary
Experiences concerning the practical use of the Nilcon (previously Jonell amp Nilsson)
static penetrometer are presented It is shown that this penetrometer is an
extremely usable aid in locating various soil layers in a soil profile An advantage
in this respect of the Nilcon method is that the resistance to penetration is conshy
tinuously registered on a penetration diagram It is felt however that it should
not be used - unless combined with other more sophisticated investigations - to
classify the soils with respect to geotechnical data such as shear strength and
compressibility Such classification based only upon the results of penetrometer
98
tests can only be successful in regions with similar geological background
where furthermore the geotechnical data are lmown from previous experience
A proper combination of penetrometer tests and laboratory investigations and
also more advanced field investigations e g pressuremeter tests and field
vane tests is no doubt the easiest and best way - both from technical and from
economical aspects - to obtain the lmowledge of the subsoil required in modern
foundation engineering
The use of the Nilcon penetrometer is with its present mechanized form
rational quick and economic A direct registration of the point resistance and
of the side friction would strongly improve the method In a longer time
perspective it would be desirable to be able to register also the pore pressure
changes ltluring penetration and have the results printed on a tape recorder
Referenser
HANSBO S amp TORSTENSSON B-A 1968 Saumlttningar under oljecisterner
i Karlstad Vaumlg- och vattenbyggaren No 8 p 112-120
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice New York
99
0
ERFARENHETER FRAN TRYCKSONDERING
Teknologie doktor Torsten Kallstenius K-Konsul t
Kalibrering
En svensk specialitet aumlr och har redan fraringn boumlrjan varit sjaumllvregistrerande
sonder
De diagram oumlver spetsmotstaringnd - djup man faringr fram paring det viset blir mera detalj -
rika aumln diagram som ritas upp i efterhand efter borrningsprotokoll Denna deshy
taljrikedom har paradoxalt nog verkat foumlrsvaringrande foumlr trycksonderingens snabba
utbredning daring i boumlrjan maringnga geotekniker inte kaumlnde sig hemma med den specielshy
la typ av diagramtolkning man maringste laumlra sig
Naumlr vi i boumlrjan paring 1950-talet boumlrjade trycksondera med SGIs sonderingsmaskin
var foumlrsta intrycket att kontrasten i diagrammen mellan kohesionsjord och friktionsshy
jord var mycket tydlig och saumlkrare aumln vid viktsondering aringtminstone i Stockholmsshy
omraringdet (fig 1) och Goumltaaumllvdalen Vid utvaumlrdering av spetsmotstaringndet hade man
vissa problem med att spetsmotstaringndet vid smaring spetsdiametrar blev mycket litet
jaumlmfoumlrt med maumltnoggrannheten Foumlrsoumlkte man arbeta med stoumlrre spetsdiametrar
till samma staringngdiameter uppkom problemet med nollinjefoumlrskjutning Det kunde
konstateras att en spets med stor diameter blev mycket kaumlnslig foumlr det statiska
tryck som foumlrelaringg i haringlrummet ovanfoumlr spetsen Detta tryck kunde variera mel-
lan vakuum och houmlga oumlvertryck
Vid anvaumlndning av tung borrvaumltska ovanfoumlr spetsen var det moumljligt att faring sjunkshy
ning utan registrering av spetsmotstaringnd Trycktillstaringndet kan verka saringvaumll saumlnkanshy
de som houmljande paring spetsmotstaringndet vid stora spetsar om spetsmotstaringndet maumlts
paring hela spetsen (fig 2)
Foumlrharingllandena kring spetsen paringverkar spetsmotstaringndet ocksaring paring andra saumltt
Friktionen mot staringng eller mantel ger en nedaringtriktad kraft som kan oumlka total -
trycket i jorden vid spetsen och daring ocksaring oumlkar spetsmotstaringndet Porvattenstroumlmshy
marna kring spetsen kan paringverka saringvaumll spetsmotstaringndet som mantelmotstaringndet i
naumlrheten av spetsen
JL
L
L
vl
Msl
Msl
0 TJAringLE
1
100
2
i 9 I
crk
v1 I
9 I I I
9 I I I I I I I
q I
3 Mpm20 ttm3 20 40 60 80 degw
Fig 1 SGI maskinsonderingsdiagram Sollentuna Spets 0 25 mm mantel 25 mm
Diagram of the SGI Sounding Machine Sollentuna Point diameter 25 mm sleeve 25 mm
101
H ) H = STATISKT TRYCK FRAringN JORDEN
= STATISKT TRYCK UPPIFRAringN MOT SPETSEN
Lp
PORVATTENSTROumlM
U = (TIDEN)
KAN VARIERA MELLAN - 1 OCH H) VAumlTSKA
UPPAringTRIKTAD MANTELKRAFT = Mu UPPAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Su
~--- ~
Ps =llmiddot(tpmiddotLp 116ml + 11P2(cf+Uls (6ml-
- qh 1 ( lt6micro2- hr2 l ~-- _
NEDAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Sn
Ps = Su + Mu - Sn
Fig 2 Faktorer som paringverkar spetsmotstaringndet vid trycksondering
Factors influencing point resistance at penetration testing
102
Sk loumlseggsbildning kan paringverka sonderingsmotstaringndet Loumlseggsbildning innebaumlr
att jord haumlftar vid spets eller mantel och daumlrvid oumlkar dess verksamma tvaumlrsnittsshy
yta
Vid olika tillfaumlllen har trycksonderingsdiagram kunnat tolkas och jaumlmfoumlras med
skjuvharingllfasthetsbestaumlmningar Fig 3 visar naringgra exempel paring kalibreringar
Av maumlttekniska skaumll aumlr spridningen stoumlrst vid smaring spetsmotstaringnd Varierande
portryck aumlr en trolig huvudorsak till spridningen Portrycket har i lera konstashy
terats oumlverstiga 1 bar ( ~ 10 Mpm2) vid nedpressning av en staringng (jfr Kallsteshy
nius amp Wallgren 1956 fig 8a-b) men kan ocksaring vara avsevaumlrt laumlgre beroenshy
de paring dilatans och permeabilitet hos jorden Specifika trycket paring spetsen har i
allmaumlnhet varit houmlgre aumln vad som skulle kunna kalkyleras utan haumlnsyn till de
makrogeotekniska foumlrharingllandena Naumlr spetsdiametern oumlkar relativt staringngdiameshy
tern minskar det specifika trycket Oumlkad mantellaumlngd oumlkar det specifika trycket
Roterande staringng minskar spetsmotstaringndet
Diagramtolkning
En faktor som verkat foumlrdroumljande paring utnyttjandet av trycksonderingstekniken i
Sverige har varit bristen paring vaumlgledning naumlr det gaumlllt att tolka diagrammen Haumlr
behoumlvs kunskap om de maskinella och drifttekniska faktorerna erfarenhet av
diagram i olika lagerfoumlljder och viss tolkningsskicklighet Tolkning av trycksonshy
deringsdiagram faringr en viss likhet med tolkning av flygbilder Man kan ta haumlnsyn
till maringnga olika faktorer (fig 4)
Regelbundna hack i kurvorna med t ex samma intervall som skarvstaumlngernas
laumlngd tyder paring att skarvningsfoumlrfarandet portrycket eller den fria staringngvikten
har paringverkat resultaten
Spetsmotstaringndets storlek kan antyda fasthet om det aumlr mycket houmlgt och loumlshet
om det aumlr mycket laringgt men man kan inte utan vidare paringstaring att det gaumlller en viss
jordart Fig 4 antyder vissa tolkningselement som man kan ha nytta av Man
maringste laumlgga maumlrke till att alternativa tolkningar aumlr moumljliga saringsom figuren antyder
Fig 5 visar tvaring mycket lika trycksonderingskurvor i moraumlnlera daumlr man i det ena
fallet har ett gyttjeskikt som endast kan urskiljas genom en naringgot jaumlmnare kurvdel
lttk Mpm2
4+---~---~Nc20
3 EV
2 +------middot -~
Nc
4 8 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERABAringLSTA SPETS C40MM MANTEL 40MM
o----------25 4 CM SPETSD I AMETER
103
((k Mpm2
LOumlS
8
6
4
2
e
E
e e
bull el
5 10
15
Nc =18
20 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERAJAumlRVA SPETS I 25 MM MANTEL 25 MM
lt9-----+----1--e= 1 200 400 BAR
SPETSMOTSTAringNO
SGI SONDERMASKIN I LERAAGNESBERG SGI SONDERMASKIN KALIBRERING I SAND INVERKAN AV OLIKA SPETSAR VID SPETS l25MM MANTEL 25MM SAMMA STAringNG
crk Mpm2 Nc =18
8
6
4
2
Cl
e Cl
e
e
bull
e e e e
bullf vbull bullbull
5 10 15 20 BAR SPETSMOTSTAringND
NILCON TRYCKSOND I LERA JAumlRVA
10 CM2 SPETS
Fig 3 Naringgra kalibreringar av svenska trycksonder
A few calibration tests of Swedish penetrometers
A
J
DJUP
104
50
F
E
)
A = TORRSKORPA I LERA
B = MARKYTA MED FRIKTIONSJORD C = LERA GYTTJA ELLER LOumlST LAGRAD SAND
D = FYLLNING AV SAND ELLER GYTTJA
SPECIFIKT SPETSMOTSTAringND 100 150
G---===i==
E = MEDELFAST LAGRAD SILT SAND GRUS ELLER TORV (KOMPRIMERAD)
F = FAST LAGRAD SILT SAND ELLER GRUS G = FAST LAGRAT GRUS ELLER MORAumlN H = FOumlRSTADIUM TILL MORAumlN J = KONTRASTRIK LAumlTTOLKAD KURVA
K = KONTRASTFATTIG SVAringRTOLKAD KURVA L = OumlVERGAringNG POSTGLAC IAL - GLACIAL LERA
~ l r
STEN
STAringNGSKARVNING VID OLIKA MASKINER OCH OLIKA SILTJORD
Fig 4 Exempel paring tolkningselement vid trycksondering
Examples of interpretation elements in penetration testing
My my M
mMnl
Mnl
m Mnl
G Mnl
mMnl
Fig 5
w
T
St
Mj
T
G
Fr
Fig 6
105
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Malmouml 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Malmouml (Southern Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Skutskaumlr 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Skutskaumlr1 (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
106
Fig 6 visar ett liknande fall daumlr gyttjan givit laumlgre och jaumlmnare spetsmotstaringnd
Torven kunde lika gaumlrna ha tolkats som friktionsjord eller torrskorpelera
I maringnga fall aumlr det laumlmpligt att fraringngaring den tolkningsteknik man aumlr van vid fraringn
viktsonderingen Man kan inte utan vidare skriva Ko (oorganisk kohesionsjord)
eller Fr (friktionsjord) Oftast kan man goumlra jaumlmfoumlrande studier av olika diagram
tagna paring ett visst omraringde och daumlrvid urskilja vissa typiska diagramdelar Fig 7
visar exempel paring en saringdan tolkning daumlr man har faringtt hjaumllp av intilliggande diagram
och av gles provtagning foumlr uttolkningen som annars varit mycket svaringr att goumlra
Observera att mantelmotstaringndets (M) genomsnittsvaumlrden delvis oumlverstiger uppmaumltshy
ta totalmotstaringnd Man har haumlr bl a foumlrsummat staringngviktens inflytande
En viss kaumlnnedom om geologiska tolkningselement somt ex torrskorpa av lera
oumlvergaringng mellan postglacial och glacial lera och svallade skikt ovanfoumlr botten -
moraumln underlaumlttar tolkningen Man har ocksaring stor nytta av att i tabellform som
ansluter sig till ett omraringdes koordinater i plan ange trycksonderingsresultaten
foumlr att faring baumlttre oumlverblick
Tolkning av trycksonderingsdiagram skulle kunna underlaumlttas om man beaktar
kompletterande iakttagelser En saringdan iakttagelse aumlr mantelmotstaringndets tillvaumlxt
med djupet Antingen observerar man det totala motstaringndet mot sondstaringngen
eller ocksaring infoumlr man en saumlrskild maumltmantel daumlr delmotstaringndet bestaumlms (jfr
andra artiklar i denna publikation) Relationen spetsmotstaringnd - mantelmotstaringnd
har i Vaumlsteuropa anvaumlnts som tolkningshjaumllp
En annan god hjaumllp aumlr att avlaumlsa portryckets permeabilitetens eller spetsmotshy
staringndets aumlndring med tiden Variationer antyder finkornig jord Man skulle slutshy
ligen kunna jaumlmfoumlra resultaten vid statisk maumltning i form av belastnings- och
avlastningsfoumlrsoumlk med kinetisk maumltning (
Behov av forskning
Fig 8 visar vissa faktorer vid trycksonderingsspetsar som behoumlver utredas
typiseras och standardiseras Man skulle i en framtid ha nytta av att sortera
upp moumljligheterna mera komplett Omedelbart boumlr man soumlka aringstadkomma en
provisorisk standardisering och typisering enligt foumlljande
L A
a =gt a
C
C
HAringL 72
50
--middot--
107
BAR 100
----
HAringL 77
D
A = FASTA YTLAGER AV TORRSKORPELERA
B = FAST LAGRADE SKIKT AV LERA MJAumlLA ELLER MO
C = NAringGOT LOumlSARE SKIKT AV LERAMJAumlLA OCH MO
D = FAST LAGRADE BOTTENSKIKT SANNOLIKT FRIKTIONSJORD
Fig 7 Trycksonderingsdiagram fraringn Mjoumllby 10 cm2 spets typ Nilcon
50
Penetration-test diagrams from Mjoumllby (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
BAR
BENAumlMNING
SKARVSTAringNG
MAumlT MANTEL
EVENTUELLT ROumlRELSEORGAN
MAumlTSPETS
108
KRAFTMAumlTNIN
f PORTRYCKSMAumlTNINGJ r(EVENTUELLT )
kPERMEAlLITET) a
ATT KLARLAumlGGA
STAringNGDIAMETER
OumlVERSKJUTANDE MANTELLAumlNGD
MAumlTMANTEL ELLER EJ
MANTELLAumlNGD
MANTELD I AMETER
EVENTUELLT AVSTAringND MELLAN SPETS OCH MAumlTMANTEL
VAumlRDET AV KRAFT ROumlRELSEMAumlTNING VID STATISKT PROV
EVENTUELL SPETSMANTEL
SPETSDIAMETER
SPETSVINKEL
VAumlRDET AV PORTRYCKSshyOCH ELLER PERMEABILITETSMAumlTNING
Fig 8 Spetsen som forskningsobjekt
N eed of research concerning the penetrometer point
Uppdelning i typldasser
Spetsformen
109
Maumltmantelformen och mantelns laumlge
Staringngdiametern
Arbetshastigheten
Foumlr detta behoumlvs vissa utredningar och vaumlgledande foumlrsoumlk
Forskning foumlr diagramtolknin_g_ boumlr syfta till att bygga upp en bank av tolknings -
element foumlr jordarter och geologiska profiler daumlr man beaktar enbart spetsshy
motstaringnd enbart mantelmotstaringnd enbart E-modul eller enbart permeabilitet
men ocksaring beaktar relationer mellan dessa variabler Man bygger laumlmpligen ut
systemet gradvis och boumlrjar med spets - och mantelmotstaringnden Arbetet boumlr paring
laringng sikt syfta till en handbok i diagramtolkning
Man vill helst kunna omsaumltta trycksonderingsresultat till praktiskt anvaumlndbara
geotekniska upplysningar Daring boumlr man frac12alJ~~ och statistiskt utvaumlrdera tryckshy
sonderingens korrelationer till skjuvharingllfasthet kompressibilitet E -modul paringlshy
baumlrighet och plattbaumlrighet Sannolikt kan man haumlr faring anvaumlndbara naumlrmevaumlrden i
varje fall foumlr oumlversiktliga bedoumlmningar Foumlr aumlndamaringlet behoumlvs ett stort antal
case records
Trycksondering foumlrekommer i stor utstraumlckning framfoumlr allt i Centraleuropa
och Vaumlsteuropa Behovet av forskning kan inte skaumlligen helt ldaras av ett saring litet
land som Sverige Mycket borde kunna utvinnas av ett organiserat internationellt
samarbete och daumlr boumlr man satsa forskningsmedel Varingr geologi aumlr dock i vissa
fall speciell och fordrar insatser ocksaring av oss sjaumllva
Slutkommentar
Avslutningsvis kan den uppfattningen framfoumlras att trycksonderingen har stora
moumljligheter att ge god och billig information om geotekniska foumlrharingllanden Den
aumlr vaumll vaumlrd att satsa forskningsmedel paring Det kan antas att utvecklingen haumlr i
landet kommer att leda till tre olika slag av trycksondering
1 Den stora maumlngden av sonderingar kommer laumlmpligen att klaras med snabbt
och billigt arbetande spetsmotstaringndsmaumltande sonder som ger diagram ungeshy
faumlr av den typ som maskinsonderingen nu ger
110
2 Som rutinsondering i varingra vanligaste loumlsa till medelfasta jordlagerfoumlljder
kommer man ocksaring att anvaumlnda elektroniska sonder med moumljlighet att
bestaumlmma spetsmotstaringnd och motstaringnd mot en saumlrskild maumltmantel Trolishy
gen kommer kompletterande bestaumlmningar att foumlrekomma i en del sonder
daring man har goda moumljligheter att aringstadkomma detta elektroniskt vid en och
samma neddrivning
3 I fastare lagring kommer man kanske att ha behov ocksaring av naringgon utlaumlndsk
metod som utvecklats foumlr anvaumlndning i foumlrborrade haringl
Summary
Self-recording penetration tests area Swedish speciality since the end of the 1940s
The diagrams contain much information but one must learn how to interprete them
Diagrams from calibration tests with the SGI Sounding Machine and the Nilcon
Penetrometer are shown Most specific point resistances are higher than calculated
theoretically Skin friction and speed of penetration must influence Values scatter
much in soft clays Variable pore-water pressure and low apparatus-sensitivity for
great penetration force also affect the results Penetrometer points must not have
diameters much larger than that of the extension rods
Some diagrams difficult to interpret are shown
Future research and further studies in Sweden should concentrate on~
1 Standardization of a few principles of penetration testing
2 Preparation of a handbook for evaluation of penetrometer diagrams
3 Testing out correlations between point resistance - skin friction in the first hand and possibly also pore pressure and stress-strain relationships
4 International collaboration
5 Direct correlation of test values to practical engineering data
Referenser
KALIBTENIUS T amp WALLGREN A 1956 Pore water pressure measurement
in field investigations R Swed Geot Inst Proc No 13
0 0
PAGAENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGS-
UTRUSTNING I SVERIGE
113
UTVECKLING AV BORROS TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING SAMT DATAshyREGISTRERING AV RESULTAT FRAringN FAumlLT- OCH LABORATORIEUNDERshySOumlKNINGAR
Direktoumlr Arnold Haumlgby Borros AB
Nedan ges en beskrivning av hur Borros AB som konstruktoumlr tillverkare och
foumlrsaumlljare av geoteknisk utrustning ser paring trycksonderingen som en framtidsshy
metod vid geotekniska undersoumlkningar Eftersom Borros sjaumllv ej utfoumlr geotekshy
niska undersoumlkningar maringste bedoumlmningarna ske helt efter det intresse som
varingra kunder visat foumlr varingrt utvecklingsprogram Givetvis begraumlnsas ocksaring beshy
doumlmningen till de moumljligheter Borros har att kunna uppfylla de oumlnskningar som
framstaumllls
Foumlr ca 10 aringr sedan skaffade Borros en hollaumlndsk trycksond med mekanisk
kraftoumlverfoumlring fraringn spetsen upp till markytan daumlr man kunde avlaumlsa trycket
mot spetsen paring en maumltklocka Under loppet av 4-5 aringr gjordes sedan sporadiska
borrningar med denna utrustning i de svenska jordarna i samarbete med varingra
kunder foumlr att ge en uppfattning om vilka resultat denna metod kunde ge Vi
fann under denna tid att metoden saumlkerligen kunde ha stort geotekniskt vaumlrde
Vi fann dock att maumltapparaten ej var tillraumlckligt noggrann foumlr sitt aumlndamaringl och
att den inte var tillraumlckligt rationell att arbeta med Borrningarna blev med
andra ord foumlr dyra Foumlr att raringda bot paring detta konstruerade vi en helt annorlunshy
da maumltutrustning som haumlr skall beskrivas
Fig 1 visar sjaumllva maumltinstrumentet som har fyra maumltomraringden med vars hjaumllp
man kan registrera krafter som paringverkar maumltspetsen Den kaumlnsligaste skalan
kan registrera en kraft av O 1 kg cm 2 foumlr en naringl roumlrelse av 1 mm och den groumlvs -
ta skalan en kraft av 4 kg cm 2 foumlr en naringlroumlrelse av 1 mm Eftersom naringlen kan
roumlra sig 100 mm saring blir maumltomraringdet i det foumlrsta fallet 01 - 10 kgcm2
och i
det senare fallet 4 - 400 kgcm2 raumlknat paring den maumltspets som vi idag har i
lager Sjaumllva instrumentet aumlr ej bundet till dessa maumltomraringden utan kan anvaumlnshy
das foumlr maumltning av snart sagt alla storlekar av tryck
114
Fig 1 Registrerande maumltinstrument typ Borro
Recording unit type Borro
115
Det som haumlr beskrivits gaumlller endast den maumltspets som idag finns i lager Oumlnskas en maumltspets foumlrt ex max 10 ton blir maumltomraringdet 125 - 1000 kgcm
2
oumlver de fyra olika skalorna Kostnaderna haumlrfoumlr aumlr desamma men kaumlnsligheshyten blir betydligt mindre aumln foumlr den foumlrra spetsen Skulle intresset daumlremot vara att maumlta tex max 1 ton blir maumltomraringdet 0025 - 100 kgcm
2 I detta
senare fall blir givetvis kaumlnsligheten stoumlrre aumln foumlr normalspetsen
Maumltspetsen (fig 2) har ett cirkulaumlrt tvaumlrsnitt av 10 cm2 och en spetsvinkel av 60deg Den aumlr helt sluten och aumlr taumlt mot saringvaumll vatten som jord Den har ej naringgra roumlrliga delar och den maumlter enbart jordens tryck mot den koniska spetsen
Fig 3 visar det enklaste saumlttet att driva ner maumltspetsen i jorden naumlmligen med hjaumllp av en vevdomkraft som kan ge ett tryck av 4 ton Trycket mot spetshysen registreras paring instrumentets mm-rutade papper (torrnaringlsmetoden) genom att naringlen roumlr sig i rak linje fraringn vaumlnster till houmlger Spetsens laumlge i djup marshykeras genom papperets roumlrelse som kan varieras med 110 eller 1100 dvs 1 m roumlrelse av spetsen kan antingen ge 10 cm eller 1 cm roumlrelse av papperet Man kan under borrningens garingng goumlra anteckningar paring papperet med vilken penna som helst Naumlr borrningen aumlr klar kan protokollet kopieras i oumlnskat antal paring tex en Xerox-apparat Den dyrbara uppritningen kan saringledes undvikas Naringgra foumlrskoumlningar av protokollet som ibland sker vid uppritningen blir saringshyledes omoumljliga att goumlra
Vill man ha stoumlrre nedpressningskraft aumln 4 ton finns det motordrivna hydraushyliska domkrafter med en kapacitet av upp till 30 ton i lager
Vid ett besoumlk av professor De Beer fraringn Belgien sommaren 1972 diskuterades sondutrustning ingaringende och flera synpunkter erhoumllls Bl a har besoumlket mynnat ut i nykonstruktion av en spets som haumlr skall beskrivas mera i detalj
Spetsen har liksom tidigare en konvinkel av 60deg men tvaumlrsnittsarean aumlr 10 cm2 paring en laumlngd av 1 m oberoende av om friktionsmaumltning skall ske eller ej Skall friktionsmaumltning ske boumlr maumltkroppen foumlr denna maumltning vara placerad 05 m ovanfoumlr spetsen och den boumlr vara mellan 100 och 300 cm2 Den stora differensen torde bero paring olika oumlnskemaringl Eftersom maumltkroppen har ett tvaumlrshysnitt av 10 cm2 blir maumltkroppens omkrets ca 112 cm och dess laumlngd ca 9-27 cm
Fig 2 Maumltspets
Penetrometer point
Fig 3 Handdriven trycksonderingsshyutrustning
Hand-operated penetrometer equipment
J--1 J--1 a
117
Om man vaumlljer den kortare maumltkroppen faringr man en orolig maumltkurva som
registrerar tunna skikt av jordarter med annan friktion Vid den laringnga maumltkropshy
pen faringr man en lugnare kurva som ej saring starkt markerar de tunna jordlagren
Det aumlr aumlven bekant att neddrivningshastigheten aumlr av stor betydelse En neddrivshy
ningshastighet av 1 m per min har visat sig laumlmplig Det kan kanske anses att
denna relativt laringngsamma neddrivningshastighet skulle staumllla sig dyrbar men saring
aumlr icke fallet Under foumlrutsaumlttning att undersoumlkningen skall ske med kontinuerlig
neddrivning och s k flygande skarvning av borrstaumlngerna saring tar neddrivningen
av ett normalt borrharingl icke mer aumln 10-20 min
Ytterligare en omstaumlndighet som kanske inte paringverkar sjaumllva borrningen men
vaumll dess bedoumlmning aumlr skrivarnaringlens hastighet oumlver papperet En alltfoumlr snabb
skrivarnaringl goumlr laringnga hastiga utflykter oumlver papperet och registrerar onoumldigt
smaring hinder foumlr provspetsen En alltfoumlr laringngsam skrivarnaringl hinner icke med att
registrera vaumlsentliga hinder saringsom tunna lager av sand eller lera Vi har funnit
att en hastighet paring skrivarnaringlen av 5 cm per sek aumlr laumlmplig foumlr att ge en laumltt
laumlsbar registrering av foumlrloppet
Som synes aumlr det angelaumlget att snarast standardisera ovannaumlmnda maringtt och foumlreshy
teelser naumlr det gaumlller sjaumllva maumltspetsen och foumlrfarandet vid sonderingen Om
detta ej sker kan utvecklingen inom geotekniken komma in paring felaktigt sparingr
som aumlr till skada foumlr verksamheten Naringgon standardisering av saumlttet att maumlta
sjaumllva trycket eller friktionen oumlnskas ej ej heller saumlttet att foumlra upp dessa maumltshy
vaumlrden till registreringsapparaten Naturligtvis boumlr kraven paring sjaumllva maumltnogshy
grannheten anges i en standard laumlmpligen daring i form av en viss -sats av det
totala trycket mot maumltkropparna
Eftersom trycksondering i den haumlr noggranna formen knappast utfoumlrs i Sverige
idag aumlr det moumljligt att maumltutrustningen aumlr en smula dyr och komplicerad foumlr
att anvaumlndas endast till detta aumlndamaringl Det kan emellertid antas att databehandshy
ling av erharingllna resultat fraringn saringvaumll faumllt som laboratorier inte ligger saring saumlrskilt
laringngt framfoumlr oss Av denna anledningen har firman konstruerat ett instrument
som kallas GEODATAPLOTTER fig 4 Med detta instrument kan ett visuellt
protokoll i A4-format uppritas med hjaumllp av en specialkonstruerad multi-skrishy
vare med sifferkodifiering av samtliga standarduppgifter i protokollets huvud
och 2-siffrig kod foumlr alla iakttagelser under sonderingen Samtidigt som detta
118
Fig 4 Geodataplotter Instrument foumlr registrering av geotekniska faumlltshydata
Geodata plotter Instrument for recording geotechnical field data
119
sker kan via en kabel ansluten till instrumentet alla dessa uppgifter antingen
oumlverfoumlras till en 8-haringls remsstans i faumllt eller direkt till en datacentral via
MODEM-utrustning ansluten till telefonlinje Foumlr att ett saringdant instrument
skall vara ekonomiskt foumlrsvarbart har det konstruerats saring att praktiskt taget
all slags sondering kan registreras paring det saumltt som haumlr naumlmnts
Fig 5 a-f visar sex protokoll oumlver naringgra av de vanligaste undersoumlkningsshy
metoderna som i foumlrsta hand kommer att kunna registreras med detta
instrument
a trycksondering
b viktsondering
c hej ar sondering
d jord-bergsondering
e vingborrning
f inklinometermaumltning
Hur kan denna nyi metod foumlr try_cksonderh1g__g-0ras ekonomiskt anvaumlndbar
I dagens laumlge fraringgas fraringn flera haringll efter utrustningar som kan hanteras endast
av en man Foumlr naumlrvarande finns saringvitt bekant inga bestaumlmmelser som
hindrar att en man arbetar med motorsaringg eller koumlr traktor Daumlrfoumlr tror jag
inte att det aumlr foumlrbjudet att saumlnda endast en man i faumllt foumlr att goumlra en borrning
I varje fall aumlr detta riskfritt saring laumlnge det finns annan arbetande personal inom
houmlr- och synharingll Man kan daumlrfoumlr konstruera en rad enmansmanoumlvrerade utshy
rustningar varav haumlr skall beskrivas detaljer som houmlr till en saringdan utrustning
med vars hjaumllp en trycksond av den typ som haumlr beskrivits skall kunna manoumlvshy
reras av en man
Fig 6 visar en domkraft med vilken en man paring hydraulisk vaumlg kan trycka ner
en borrstaringng i jaumlmn takt till oumlnskat eller moumljligt djup Hydraulmotorn driver
samtliga friktionshjul som alla aumlr staumlllbara och placerade i zick-zack saring att en
varierande staringngdiameter icke kan skada borrstaringngen genom onormalt valsshy
tryck Denna domkraft aumlr placerad laumlngst fram paring dragstaringngen till en enaxlig
slaumlpvagn som kan kopplas till en vanlig jordbruks- eller skogstraktor foumlrsedd
med naringgon form av stoumlrthytt
~ N
s 11 i
a) Trycksondering
om~ oo 00100 1m mm oo mm 1m 1m 1
o--
151--
221-+-1+-H--t-H-l -middot+--++++-+--middot-
~-1J++i-l++++t+middotmiddotfi-+H
Static penetrometer sounding b) Viktsondering
Weight sounding c) Hej arsondering
Dynamic sounding
Fig 5 a-c Exempel paring olika diagram som kommer att kunna uppritas av geodataplottern
Examples showing diff erent diagrams which will be recorded by the geodata plotter
--
1-1 Ni 0
ltI
+ prrk~ 10deg 20deg 30deg
tmiddot-tmiddotmiddotmiddotjmiddotmiddotl--1middot-I
i-1-t - -1--
4 -t-t-t---t--7-JH t-middot-~-t-l- l- -l-middotlmiddot-J--1-l-+ +-1--1~-1-
5 i--+--1-4-+-+--t- 1--+~1- +-+ -1
6-- 1middot---- 1-t-
H-t
H-r-1+
9---l--+--4-+- H-+t--101--1--t- lmiddot-+-1-1
ll-1---1-
12
d) Jord-bergsondering Soil- and rock sounding
e) Vingborrning Vane boring
f) Inklinometermaumltning Inclinometer measuring
Fig 5 d-f Exempel paring olika diagram som kommer att kunna upp ritas av geodataplotten1
Examples showing different diagrams which will be recorded by the geodata plotter
+-
t7-t--
I- NI I-
122
Fig 6 Hydrauldriven valsdomkraft
Hydraulic driven rolling jack
123
En saringdan slaumlpvagnsenhet visas i fig 7 daumlr all utrustning foumlr en trycksondering
finns och befinner sig under neddrivning Garingngen foumlr ett borrharingls utfoumlrande blir
daring foumllj ande
Operatoumlren koumlr traktorn saring att maumltspetsen kommer rakt oumlver den plats daumlr
sonderingen skall ske Han garingr sedan oumlver till slaumlpvagnen och lyfter med hjaumllp
av markstoumldens domkrafter slaumlpvagnen saring houmlgt att lasten vilar uteslutande paring
stoumlden och saring att slaumlpvagnens golv aumlr horisontellt Daumlrefter goumlr han fast stagshy
kaumlttingarna i traktorns stoumlrthytt och driver upp den fraumlmre domkraften saring att
stagkaumlttingarna spaumlnns och att trycket paring de bakre stoumlden blir praktiskt taget
noll Ett stelt system har daumlrvid erharingllits som aumlr tillraumlckligt stumt och tungt
foumlr att kunna anvaumlndas som motharingll vid sjaumllva nedtryclmingen Denna sker nu
med hjaumllp av friktions domkraften och med 11flygande II skarvning Trycket mot
spetsen och friktionen mot spetsens sidor foumlrs som elektriska impulser genom
kabeln till instrumentet som ger dels en bild av foumlrloppet paring protokollet dels
stansning av en haringl remsa med vars hjaumllp erharingllna maumltdata kan utvaumlrderas i en
foumlr aumlndamaringlet programmerad datamaskin Naumlr sonderingen aumlr faumlrdig sker
uppdragning genom att rotationsriktningen vaumlnds paring hydraulmotorn och avskarvshy
ningen sker enligt den flygande principen
Hela denna slaumlpvagn kan byggas in och foumlrses med lyse och uppvaumlrmning och
kan paring saring saumltt bli en praktisk och attraktiv arbetsplats
Utvecklingsarbete aumlr igaringng aumlven foumlr den oumlvriga delen av firmans utrustningar
saring att samtliga svenska borrmetoder och laboratorieundersoumlkningar kan drivas
av en man och resultatet kan registreras i ovan beskrivna instrument foumlr vidare
behandling i datamaskin och lagring i databank
Summary
BORROS AB is specialist in geotechnical equipment which is for the main part
used in the Northern countries of Europe During about ten years the Company
has carried on research and production of the equipment shown in the figures
of the article
This progress has resulted that the Company now can offer a penetrometer
equipment where the pressure on the measuring rod is transferred as electric
124
le-
i ~~ltMt
I
~1c_TION -rBo-Rlii_O_E_U_lteTR-JC-AL_PE_N_E1C_Ro_N_ET-Elgt-=l-c=-~-=--=---=----_~
7r-i o~-_ f
OIAGIMN I-~~= -N-G-EN-JOuml-RS-FI-RM-AN_B_OR-RO_S_1_B t-------1
~-~ bullbull ~ -----~ - bullbull middot~ 1o7Z 1lJJ(
Fig 7 Borras el-trycksonderingsutrustning monterad paring slaumlpvagn
Borras electrical penetrometer equipment Trailer arrangeshyments
A Enaxlig slaumlpvagn att kopplas till traktor eller jeep Den elektriska utrustningen foumlr sondering aumlr monterad paring slaumlpvagnen Nedpressshyningskraft 4 ton utan foumlrankring
B Traktor eller jeep
C Justerbar kedja vilken foumlrenar s] aumlpvagn och traktor till ett stelt system under neddrivningen (Kedjan faringr ej vara ansluten under transport)
D Domkraft avsedd foumlr att spaumlnna kedjan C
E Tvaring domkrafter avsedda foumlr fixering av slaumlpvagnen i horisontellt laumlge
F El-trycksonden under neddrivning
G Anordning foumlr kontinuerlig neddrivning och uppdragning av sonden
H Plats foumlr sondstaumlnger
I Sjaumllvregistrerande instrument
K Kabel mellan sond och instrument
L Manoumlverpanel foumlr neddrivning och uppdragning samt foumlr domkrafter
M Hydraulaggregat foumlr G och domkrafterna
125
A Single axle trailer for towing after a tractor or jeep All equipment for el-penetration test is mounted on the trailer and penetration can be made up to a pressure force of 4 tons without any anchoring
B Tractor or jeep
C Adjustable chain which links the trailer and tractor to a fixed system of non-bending when operating with the penetrometer (The chain must be disconnected during transport)
D Hydraulic jack to stress the chain C
E Two hydraulic jacks to fix the trailer in a horizontal position
F El-penetrometer ltluring operation
G Push- and pull devices for continuous driving of penetrometer
H Place for sounding rods
I Self-recording instrument
K Cable from probe to instrument
L Operating panel for push- and pull devices and for hydraulic jacks
M Hydraulic unit for G and the jacks
impulses through a wire conductecl within the drill rod to a specially designed
recorder which on a diagram paper can register pressures between O 025 -
1000 kpcm2
Borros is also developing a special instrument called GEODATAshy
PLOTTER which besides what is related above can transfer all necessary data
from a field work to a 8-holes tape perforator in the field or via MODEMshy
equipment connected to the telephone net can transfer field work data directly
to a data central This latter equipment can even be used for recording when
performing penetration tests with other types of equipment existing in the
Nordic countries
127
NILCONS NYA GEOTEKNISKA FAumlLTUTRUSTNING Teknologie licentiat Sven Nilsson Nilcon AB
Maringlsaumlttningen foumlr utvecklingen av Nilcons nya geotekniska borrutrustning har
varit att denna ensam skall kunna klara huvuddelen av erforderliga faumlltarbeten
paring ett vetenskapligt riktigt effektivt och ekonomiskt saumltt Utrustningen har
byggts upp kring en trycksonderingsmetod som gjort det moumljligt att aumlven utshy
foumlra exempelvis provtagning vingborrning roumlrdrivning haringl tagning och rotashy
tionsborrning
En icke ovaumlsentlig del av utvecklingsarbetet har varit att framtaga ett laumlmpligt
fordon utformat foumlr sitt speciella geotekniska aumlndamaringl Daumlrigenom har man
kunnat inte endast rationalisera faumlltarbetet utan aumlven skapa baumlttre foumlrutsaumlttshy
ningar foumlr noggrannare tillfoumlrlitligare och effektivare provningar Utveckshy
lingsarbetet har skett i samarbete med ingenj oumlrsfirman Jacobson amp Widmark
Borrfordon
Fordonet har gjorts handdrivet foumlr att erharinglla maximal framkomlighet Denna
vagn eller raumlttare sagt handdrivna arbetsplattform aumlr foumlrsedd med tre
hydrauliska stoumldben med vilka plattformen snabbt kan instaumlllas horisontellt
oumlver borrharinglet (fig 1) Paring plattformen finns foumlrutom borrutrustningen allt
erforderligt borrmaterial samt hj 1ilpmedel saringsom el varmvatten arbetsbaumlnk
diskho m m I oumlvrigt gaumlller foumllj ande data foumlr bandvagnen
Bredd ca 20 m
Laumlngd ca 35 m
Vikt ca 3500 kg
Markfrigaringng 035 m
Hastighet 0 - 10 kmh
Vaumlndradie ca 1 m
Marktryck ca O 15 kpem 2
Vagnen aumlr foumlrsedd med dragkrok och har en dragkraft paring ca 4 ton
128
Fig 1 Banddrivet fordon med plattform foumlr borrutrustning
Tracked vehicle with working platform and boring equipment
129
Trycksonderingsutrustning
Den nya trycksonderingsutrustningen aumlr en vidareutveckling av Nilcons tidigare
trycksond med kontinuerlig registcering Utvecklingen bestaringr i huvudsak i att
maumlt- och registreringsmetoden foumlrfinats samt att kapaciteten oumlkats Dessutom
har sondutrustningen saringsom tidigare naumlmnts utformats saring att man paring ett
effektivt saumltt kan utfoumlra andra vanliga faumlltarbeten
Maumltning av spetsmotstaringndet
Foumlr maumltning av spetsmotstaringndet har vi valt samma metod som vid SGIs autoshy
matsond (trycksond) dvs staringngen vrids ner i marken i en bestaumlmd stigning
Daumlrvid maumlts baringde den totala vertikala neddrivningskraften och den horisontella
komposanten av mantelfriktionen (fig 2) I instrumentet har inbyggts en autoshy
matik som automatiskt subtraherar mantelfriktionen fraringn den totala neddrivshy
ningskraften varvid spetsmotstaringndet direkt registreras Till skillnad fraringn SGIs
automatsond har stigningen paring mar1telns skruvroumlrelse gjorts mycket mindre
naumlrmare bestaumlmt 197deg foumlr s6 335 mm borrstaringng Foumlrdelen med ~etta aumlr att
man minskar mantelfriktionens vertikala komposant och oumlkar den horisontella
Daumlrigenom blir den vertikala mantelfriktionens komposant i foumlrharingllande till den
totala neddrivningskraften mindre Paring detta saumltt erharinglls en avsevaumlrt baumlttre maumltshy
noggrannhet Det medfoumlr ocksaring att en stoumlrre del av neddrivningskraften garingr till
spetsen
Foumlr att detta maumltsystem skall fungera maringste man ha en noggrant fixerad skruvshy
roumlrelse Detta har kunnat erharingllas genom att den vertikala matningen sker
medelst 2 kulskruvar som mekaniskt har kopplats ihop med rotationen Matshy
ningen med kulskruvar har ocksaring valts foumlr att erharinglla en jaumlmn och deformashy
tionsstyrd neddrivning Foumlr automatsonden gaumlller i oumlvrigt foumlljande data
Maximal upp- och neddrivningskraft
Drivhastighft
Maximalt vridmoment
Rotationshastighet
Genomgaringngen i vaumlxellaringdan
14 ton
O - 6 mmin
75 kpm
0 - 200 rmin
s6 105 mm
Rotationsdelen kan kompletteras saring att ett maximalt vridmoment av 175 kpm och
en rotationshastighet av upp till 8 00 r min erharinglls
130
s
Fig 2 Principfigur Sondstaringngen drivs ner i en laringst skruvshyroumlrelse med en bestaumlmd stigning av 19 7deg Den horisontella komponenten FH och den vertikala S + Fv maumlts Paring instrumentet registreras automashytiskt spetsmotstaringndet S Mantelfriktionen FH kan ocksaring maumltas
Principle diagram The boring rod is driven down in a locked screw motion with a rise of 19 7deg The horizontal component FH and the vertical S + Fv will be measured On the instrument the point reshysistance S is automatically recorded The skin fricshytion component F H can also be measured
131
Saringsom standard anvaumlnds en haringlad borrstaringng med ytterdiametern i 33 5 och
innerdiametern i 15 mm Andra staringngdimensioner kan anvaumlndas varvid endast
en mindre omstaumlllning av instrumentet behoumlver utfoumlras
Maumltsystemet aumlr mekaniskt med en rak fjaumlder som kraftgivare Instrumentet
registrerar upp till 3 000 kp vertikalkraft och 75 kpm (alt 175 kpm) vridmoshy
ment Registreringsbredden paring papperet aumlr 100 mm och olika kaumlnslighet kan
instaumlllas fraringn 500 kp till 3 000 kp foumlr fullt utslag
Denna borrutrustning kan anvaumlndai foumlr ett flertal andra faumlltarbeten saringsom
1 Vingborrning Utrustningen kan direkt anvaumlndas foumlr vingborrning varvid
registrering kan ske med trycksondinstrumentet Man erharingller daring en ortoshy
gonal registrering Vridmomentkapaciteten aumlr 75 kpm (alt 175 kpm) vilket
aumlr mycket houmlgre aumln foumlr Nilcons tidigare manuella vingborr vars vridmoshy
mentkapacitet aumlr 12 kpm
2 Provtagning med St I Genom att anvaumlnda haringlade staumlnger kan den vanliga
provtagaren St I anvaumlndas endast med komplettering med ett mellanstycke
3 Skruvprovtagning och haringltagni~ med skruv upp till 300 mm diameter
Oumlnskad skruvstigning kan instaumlllas hydrauliskt
4 Upp- och neddrivning av olika borrstaumlnger upp till 100 mm diameter
5 Rotationsborrning Rotations- och drivhastighet kan instaumlllas var foumlr sig
och mycket noggrant Kulskruvmatningen medfoumlr en mycket jaumlmn nedmatshy
ning som aumlr oumlnskvaumlrd vid exempelvis diamantborrning
6 Hydraulisk bergborrning Utrustningen aumlr foumlrsedd med tvaring separata hydshy
rauliska pumpar som moumljliggoumlr direkt anslutning till en hydraulisk slagshy
maskin
Trycksondspetsens utformning
Eftersom sondering sker i okaumlnda och mycket varierande jordlager och under
varierande foumlrharingllanden aumlr det naturligt att det uppstaringr problem att ta fram en
utrustning och i varingrt fall en laumlmplig spets som kan taumlcka in huvuddelen av
erforderlig sondering i enlighet med den inledningsvis naumlmnda maringlsaumlttningen
132
I detta syfte har naringgra olika utfoumlranden paring spetsar provats Det enklaste utfoumlran -det (fig 3) aumlr en 10 cm2 spets med 60deg kon i enlighet med ASTMs foumlrslag till standard Spetsen kan antingen rotera med staringngen eller frikopplas fraringn rotation Ovanfoumlr spetsen har borrstaringngen foumlrsetts med en 250 cm2 mantel som vid nedshydrivning foumlljer med borrstaringngens roumlrelse men som kan frigoumlras foumlr maumltning av den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen Denna maumltning sker intermittent vid oumlnskat tillfaumllle
Ett av problemen med trycksondering i loumlsa och sensitiva leror aumlr att saringvaumll spetsmotstaringnd som mantelfriktion blir mycket smaring Vid exempelvis en skjuvshyharingllfasthet paring 1 - 2 Mpm
2 blir det totala spetsmotstaringndet omkring 10 - 20 kp
Detta aumlr vaumll litet om en tillraumlcklig noggrannhet skall kunna erharingllas foumlr anvaumlndshyning av spetsmotstaringndets vaumlrde vid utvaumlrdering av lerornas skjuvharingllfasthet Daumlrfoumlr har vi ocksaring arbetat med en stoumlrre spets paring 50 cm2 se fig 4 En saring stor spets minskar dock kraftigt sonderingsutrustningens moumljlighet att traumlnga igenom haringrdare lager Vi har daumlrfoumlr provat en spetskonstruktion daumlr den stora 50 cm2 spetsen kan frikopplas vid de haringrdare lagren varefter borrningen kan fortsaumlttas med 10 cm2 spetsen
En annan svaringrighet med trycksonderingen aumlr att man foumlr att kunna trycka igenom de haringrdaste lagren behoumlver en mycket houmlg tryckkraft paring upp till ca 1000 kpcm
2
Huvuddelen av de haringrda lagren synes man dock kunna trycka igenom redan vid ca 300 kpcm2 Detta motsvarar den kapacitet som utrustningen har utan att borrvagnen behoumlver foumlrankras Foumlr lager med ett stoumlrre spetsmotstaringnd aumln 300 kpcm2 aumlr man i foumlrsta hand intresserad av lagrets tjocklek och kanske inte saring mycket av spetsmotstaringndets exakta storlek Foumlr att i saringdana lager kunna fortsaumltta borrningen naumlr trycksondens maximala kapacitet uppnarings kan man oumlvershygaring till rotationsborrning Foumlr detta aumlndamaringl har anvaumlnts en fast spets som aumlr foumlrsedd med tre haringrdmetallkammar anbringade runt spetsen i samma stigning som skruvroumlrelsen vid trycksondering (fig 5) Naumlr den erforderliga drivkraften blir houmlgre aumln ca 3000 kp kan borrningen fortsaumltta genom att rotationshastigheten oumlkas i foumlrharingllande till neddrivningen Daumlrvid kommer kammarna att ge spetsen en god borreffekt och de haringrda lagren kan penetreras Under denna rotationsshyborrning registreras spetsmotstaringndet och sjunkningen som kan vara av vaumlrde vid utvaumlrdering av jordlagrens egenskaper Aumlven den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen kan maumltas Efter genomgaringngen av de haringrda lagren kan man direkt aringtergaring till ren trycksondering Vi tror att denna spetsutformning i kom-
Fig 3
133
A = 250an2
Standardspets Spetsarea 10 cm2bull Ovanfoumlr spetsen
foumlrsedd med friktionsmantel med 250 cm2 area Mantelfriktionen kan maumltas intermittent
Standard point Point area 10 cm2
bull Friction sleeve above the point of 250 cm2 The skin friction can be intermittently measured
134
I I
I I
I I
I I middotllt-t1
Y I I I
A= 50cm2
Fig 4 I mycket loumlsa lager anvaumlnds en stoumlrre spets med 50 cm2
area Naumlr haringrdare lager narings frikopplas den stoumlrre spetshysen och borrningen kan fullfoumllj as med den mindre spetsen (10 cm2)
2 In very loose layers a larger point of 50 cm can be used When reaching harder layers this point can be disengaged and the boring can be continued with a 10 cm2 point
135
SNITT A-A
Fig 5 Foumlr att oumlka nedtraumlngningsfoumlrmaringgan har spetsen foumlrsetts med haringrdmetallkammar placerade med samma stigning som skruvroumlrelsen I haringrda lager kan rotationsborrning tillgripas varvid kammarna ger god borreffekt
For increasing the penetration capability the point has been equipped with hard metal ridges located in the screw motion direction In hard layers one can change over to rotation boring The ridges then provide a good boring effect
136
bination med en frikopplingsbar 50 cm2 spets aumlr en mycket god loumlsning Daumlrshymed kan man taumlcka in ett mycket brett register fraringn de loumlsaste leror till de haringrdaste jordlager utan att i naringgon stoumlrre utstraumlckning goumlra avkall paring de vetenshyskapliga oumlnskemaringlen eller fraringn den foumlreslagna ASTM-standarden Den enda skillnad som erharinglls med en fast spets med kammar aumlr att huvuddelen av manshytelfriktionen runt spetsen ej kommer med i spetsmotstaringndet Man faringr daumlrigenom ett mer renodlat spetsmotstaringnd vilket maringhaumlnda kan vara av stort vaumlrde
Summary
The equipment consists of a tracked vehicle (working platform) on which an automatic prober is mounted (Fig 1) Vehicle as well as the boring equipment are hydraulically driven
The vehicle is constructed for driving in very difficult terrain while carrying necessary equipment The vehicle weights 3500 kg with a ground-pressure of 015 kpcm2 Width = 2 m length = 35 m
The automatic prober can perform the following
Penetrometer tests Mechanical measuring and continuous recording of point resistance and skin friction above the point The boring rod is rotated downshywards with a screwing motion and the instrument records the point resistance (Figs 2 - 5) The method is adapted to the proposed ASTM standard Point resistance up to 3000 kp can be measured at various scale readings
Vane testing Recording of undisturbed shear strength and sensitivity Torque capacity 75 kpm alt 175 kpm
Sampling Piston sampling with for instance St I Auger sampling with max diameter 300 mm
Rotating probing Diamond bo ring
Max driving force 14 ton
Max torque 75 kpm alt 175 kpm
Max rotation speed 200 rm alt 800 rm
137
GEOTECHS AKUSTISKA PENETROMETER
Civilingenjoumlr Per Jonell Geotech AB
Foumlr att foumlrenkla utfoumlrandet av trycksondering har en ny typ av trycksond-maumltshy
spets konstruerats Trycksonden maumlter spetskraften och friktionen kontinuershy
ligt Spetsens area aumlr 10 cm2 och friktionshylsans yta 200 cm2 Friktionshylshy
san aumlr placerad omedelbart ovanfoumlr maumltspetsen som har en konvinkel paring 60deg
De uppmaumltta krafterna fraringn spets och friktionshylsa saumlnds upp till markytan
som akustiska signaler i staringlstaumlngerna Foumlr sjaumllva kraftmaumltningen anvaumlnds
maumltare av typ svaumlngande straumlng Inga elektriska kablar ned till maumltsonden
behoumlvs Detta foumlrenklar i houmlg grad faumlltarbetet och goumlr trycksonderingen mycket
snabbare aumln vid de elektriska trycksonder daumlr man aumlr tvungen att trauml kablar
genom roumlr
Maumltsonden har en diameter av 35 5 mm och en laumlngd av 1 200 mm (Se fig 1)
Den laddas med 5 smaring transistorbatterier Dessa raumlcker foumlr ungefaumlr 10 timmars
arbete
Maumltsonden trycks ned i marken medelst paringskruvade staringlstaumlnger exempelvis med
diameter 25 mm Om man saring oumlnskar kan groumlvre staumlnger anvaumlndas De akusshy
tiska signalerna fraringn maumltsonden aumlr saring kraftiga att man i det nuvarande utfoumlrandet
utan svaringrighet kan trycksondera ned till 50 m djup
Maumltutrustningen har 4 maumltomraringden foumlr spetskraft 0 - 2000 kp 0 - 1000 kp
0 - 500 kp 0 - 250 kp
I sitt nuvarande utfoumlrande kan trycksonden utfoumlras foumlr en max spetskraft av
5 ton Vid friktionsmaumltningen har man 4 maumltomraringden till foumlrfogande 0 - 400 kp
0 - 200 kp 0 - 100 kp 0 - 50 kp
Friktionsarean aumlr som foumlrut naumlmnts 200 cm2
E E
0
sect 0 u
138
Sondstaringng ltJ 25mm
Ljudsaumlndare
Batterirum 5st batterier ltJ 25mm laumlngd 49mm
Elektronik
Kraftmaumltare
Friktionshylsa 200cm2 yta
Spets med vinkel 60deg
_ ~ 355 mm
Fig 1 Maumltsond
Measure probe
E
0
2
3
4
a 5
0 6
7
8
9
10
- gt r l
-(_
0 2 4 6 8 10
Spetskraft MPa
139
i
V
(
- -r-~ -
0 2 3 4 5
Friktion N cm2
Fig 2 Diagram uppritade av 2-kanalskrivare
Diagrams drawn by a 2-canal recorder
Fig 3 Borrutrustning monterad paringen handvagn
The boring equipment mounted on a tracked vehicle
140
De akustiska maumltsignalerna fraringn trycksonden spetskraft och friktion uppfaringngas
vid markytan av en mikrofon och leds via en elektronikenhet till en 2-kanalig
skrivare daumlr spetskraft och friktion registreras Skrivarens pappersframmatshy
ning styrs av sondens nedtryckning saring att tvaring kontinuerliga kurvor i avseende
paring djupet erharinglls Vanligen motsvarar 10 mm pappersframmatning en nedtryckshy
ning av 1 m Skrivaren aumlr saring utformad att den automatiskt registrerar vilket
maumltomraringde som anvaumlnds foumlr spetskraft- resp friktionsmaumltning
Utrustningen kan anvaumlndas i samband med olika typer av nedtryckningsanordshy
ningar Den aumlr saring enkel att skoumlta att den kan anvaumlndas kommersiellt vid tryckshy
sonderingar
Vid en saringdan sondering gjordes vid ett tillfaumllle 130 haringl med djup av 3 - 12 m
under en tid av 4 dagar
Fig 2 visar naringgra kurvor i naturlig skala uppritade av utrustningens 2-kanalshy
skrivare
I fig 3 visas utrustningen monterad paring en bandvagn typ Geotech
DISKUSSIONER
143
FELTKOMPRESSOMETER OG TRYKKSONDERING FOR BESTEMMELSE AV STYRKEPARAMETRE
N Janbu amp K Senneset Univ i Trondheim NTH (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
Innledning
Ved varingrt institutt er det i de siste 5-6 aringr utviklet og pri6vd et utstyr for in situ
maringling av jordarters setningsegenskaper feltkompressometeret Dette er i
prinsippet en belastningsplate som gir forholdet last-setning og tid-setning for
hvert lasttrinn
Kompressometeret kan ogsaring anvendes til aring fremskaffe brudd i jordarten det
plasseres i Dersom man samtidigt kan utvikle gode teoretiske li6sninger for
bruddproblemet saring kan disse li6sninger brukes til aring bestemme styrkeparashy
metrene Feltkompressometret videreutvikles hos oss med dette for i6ye
Fra skruplate til trykksonderingsspiss er det et relativt lite sprang i dimensjon
Fordelene ved trykksondering i denne sammenheng er mindre kraftbehov ved
bruddbelastning og en enklere nedf~ring
Den vesentligste forskjell er at skruplaten blir trinnvis belastet opp mot brudd
mens man ved trykksondering utvikler brudd ved kontinuerlig nedpressing med
en valgt hastighet
Den statiske situasjon er derfor enklere aring kontrollere ved skruplaten men dershy
som man innbygger statiske pri6vebelastninger ved trykksonderingen kan man
muligens oppnaring det samme
Teoretisk bakgrunn
Fig l vi ser i prinsipp grunnlaget for den teoretiske behandling av problemet
9sf
144
T
c 9o=----
9 I
ltP
r 1111 Po
ltI- 0 I o -tgtl I
Fig 1 Prinsippskisser
Key sketches
9sf -------~------gt-
Cj s f
9sf==Nqfmiddot Po+ (Nqf-1) middot90
9s fo == ( Nqf - l ) middot 9o
9 t bull bull~ ~ I C I== s 0 I 8 y ()
N9f- l
hvor tgltP finnes av Fig3
P01
naringr N 0 f er bestemt I
Fig 2 Lisning av styrkeparametre ut fra bruddbelastningsdiagram
Determination of strength parametres c and tan tp from point resistance q f versus effective overburden p
S 0
(J
145
Skissen til venstre i figuren viser en spiss belastet til bruddspenning qsf i et nivaring med effektivt overlagringstrykk p 1
bull I spenningsdiagrammet til hfl)yre er 0
disse verdier avmerket
Av diagrammet kan en ut fra likedannede trekanter utlede ffl)lgende relasjon
(1)
der Nqf = brereevnef aktor ved brudd
Fig 2 viser hvordan forsfl)ksresultatene fremstilles Spissmotstanden (bruddshybelastningen) avbildes i forhold til effektivt overlagringstrykk
I homogene avsetninger vil en kunne finne et tilnrermet rettlinjet forhold gjennom hele profilet Er det lagdeling vil en ofte finne karakteristiske helninger paring linjene for de forskjellige lag Disse betraktes ff6lgelig separat for aring finne de tilhirende styrkeparametre Fig 2 vi ser at helningen paring linjen definerer brereevnefaktor
N f Ut fra avskjreringen q f langs horisontalaksen kan man bestemme c som q S 0 vist i figuren
Den teoretiske sammenhengen mellom Nqf og tg lj)1 er vist i fig 3 som er
resultatet av den senere tids studier av hvordan jorden under spissen plastifishyseres ved lise og faste friksj onsmasser I denne fremstilling inngaringr Prandtls lisning som den heltrulme linje
Med henvisning til fig 2 og fig 3 faringes filgende prosedyre ved bestemmelse av styrkeparametrene
(a) Ta ut Nqf Av diagram fig ~l finnes tg lj) 1bull Forelfl)big benyttes Prandtl
for midlere lagring
(b) Avles eventuell nullskjrering q f S 0
Beregn tilhf6rende c av formelen
qSfo bull tg4) I
Nqf - 1 c = (2)
I et friksjonsmateriale som sand vil en vanligvis si at kohesjonsleddet er lik null Isaringfall finnes bruddbelastningen av ffl)lgende enkle relasj on
q f = N f middot p dvs q c O S q O 0
146
500
1 00 ==~_-_middot+middotI-_--++--middot=__
50
0 20
- -2
lt1gt C gt lt1gt lt1gt __
8 (0
i
2+--~-+---+----j qst +qo =Nqt(Po +qo)
i qo = l~p
Fast lagring
Prandtl3=0
Loumls lagring
1-+---+-----+-+----+-~~---~~ 0 02 04 06 08 10
Friksjon tgf-
Fig 3 Nqf - tgfgt
Bearing capacity factor N f versus friction tan tp q
147
Ikke desto mindre opptrer det ofte en tilsynelatende kohesjon ogsaring i det en er
vant til aring betrakte som kohesjonslise materialer I slike tilfeller betraktes
c = 11oppf11gtrselsparameter (tilsynelatende kohesjon)
I fig 4 er det vist noen eksempler fra civ ing dr Eresunds forsf6k ved
Chalmers tekniska higskola Giigtteborg (1972) hvorav det fremgaringr at selv i
sandig grus har en tilsynelatende kohesjon c gt O
Eksempler
Det henvises til fig 4 Venstre diagram viser Eresunds trykksonderingsshy
resultater Det kan med god tilnrermelse legges en rett linje gjennom de avshy
satte punkter baringde for fuktig og mettet grus
Den hiyre del av fig 4 viser belastningsfors)k i samme grus med dynamisk
og statisk forbelastning og et forsik uten forbelastning
Ved aring filge prosedyren gitt i forrige avsnitt faringr en fs6lgende styrkeparametre
A _ Trykksonderh1g_
(a) Nqf = 45
tgl) 1 = o 77 tp = 37 6deg (Prandtl)
2 (b) qsfo = 1 MNm
c = 17 5 kNm2
BO_ Belastning3fors)k 1 t~s belastning
(a) Nqf = 35
tg lj) = 0 77 (midt i ls6st omraringde)
(gt1 = 37 6deg
2 (b) q f = 26 MNm so 2
c = 59 kNm
0
0 I
50 I
~ 100 I I 0
Q_
_ ~
f 150 V
0) C 0)
0 copy gt
O 200
o) b)
9sf MNm2
9sf MNm 2
5 10 0 5 10 15
I I tgt- 0 I
j V Dynom isk forbelostel
_ Statisk forbelastct fJ I I 50 I
o I ~micro i 100 ~ I I -
0 (l_ ~ ~
c 150 c=o _A V
0) C I- teomiddotet isk 0) 0 I- I copy gt
0 200 0 Fuktig grus 0 6 tJ Fuktig grus
e M2ttet grus bull t li Mettel grus
Fig 4 To eksempler fra Eresund (1972) (a) Trykksondering (b) Belastningsfors9gtk
Two examples from Eresund (1972) (a) Penetration tests (b) Plate loading tests
I- i 00
149
Bl_ Belastningsforsilk statisk forbelastn~ng_
(a) N = 60 qf tg f) 1 = 083
I 7
o fgt = 39
2 (b) q f = 23 MNm so 2 c = 32 kNm
(Prandtl)
B2 _ Belastni~sforsilkz_dynamisk forbelastni~
(a) Nqf = 52
tg l) 1 = 080 I 38 6deg -igt =
(b) q f = 5 MNm2
so 2 c = 78 5 kNm
Sluttkommentar
(Prandtl)
Varingrt institutt vil fortsette denne forskningen som er innledet Vi vil utvikle
varingrt kompressometer med tanke paring aring verifisere sammenhengen mellom brereevne
(brudd) og styrkeparametre Vi er ogsaring sterkt interessert i aring undersike trykkshy
sonderingsresultater med tanke paring aring finne den samme relasjon
Summary
This short paper discusses the possibilities of obtaining shear strength parashy
meters from in situ measurements by field compressometers and penetration
instruments An important part of the investigations ahead of us will be centred
around
(1) improved interpretation procedures
(2) better field testing technique and
(3) revised instrumentation to correspond as closely as possible to the basic concepts of the interpretation theory
150
Litteratur
ERESUND S 1972 Saumlttningar hos cirkulaumlra stela fundament paring friktionsjord
Inverkan av dynamisk foumlrbelastning Doktorsavh CTH Goumlteborg
JANBU N 1972 NGM-72 Kriterier for valg av analytiske redskaper i anshy
vendt geoteknikk
151
oumlvriga diskussionsinlaumlgg
Erik Sandegren
Jag aumlr helt oumlverens med Hans bo om att trycksondering kan bli en metod som
raumltt utvecklad och marknadsfoumlrd kan ge mer omfattande och noggrannare inforshy
mation aumln nu anvaumlnda metoder Vad jag anmaumlrker paring aumlr att man nu paring en del haringll
anvaumlnder trycksonden paring ett saringdant saumltt att det skadar metoden I dagens laumlge aumlr
den icke 4rnlibrerad paring ett saringdant saumltt att den kan anvaumlndas som en universalshy
metod och faring har foumlrmaringgan att tolka resultaten tillfredsstaumlllande ofta daumlrfoumlr
att faumlltarbetet varit undermaringligt I dag aumlr den ett utmaumlrkt alternativ endast och
om en fullt kunnig faumlltgeotekniker anvaumlnder den och den geotekniske konsulten
har stor vana vid tolkning av resultaten
Det aumlr vidare enligt min mening inte fair play att vid en jaumlmfoumlrelse mellan
olika metoder framharinglla att viktsondering icke garingr att utfoumlra om man foumlrst
maringste traumlnga igenom ett maumlktigare fast lager Det visar bara att foumlredragsshy
haringllaren ehuru specialist paring trycksond icke aumlr medveten om vad en vildsond
i praktiken raumltt skoumltt kan aringstadkomma Det aumlr helt enkelt saring att baringda dessa
metoder maringste skoumltas med stor omsorg paring raumltt saumltt
Fig 5 visar ett exempel paring en vaumll utfoumlrd vildsondering som helt vederlaumlgger
Hansbos uppgift Det aumlr aumlven anmaumlrkningsvaumlrt hur bra en enkel sticksondering
kan ge vaumlrdefulla uppgifter I dagens laumlge foumlrutsaumltts att enaumlr man i allmaumlnhet
foumlr naumlrvarande har baumlttre kaumlnnedom om utvaumlrdering av viktsonderingsresultat
trycksonderingen 4ltalibreras 11 genom ett raumltt avvaumlgt antal viktsonderingar
Detta hade icke varit noumldvaumlndigt om trycksonden marknadsfoumlrts paring ett konsushy
mentvaumlnligt saumltt fraringn boumlrjan och paring ett noumljaktigt saumltt kalibrerats Om trycksonshy
den faringr utvecklas paring raumltt saumltt kommer det icke heller att varken bli noumldvaumlndigt
eller vara riktigt i framtiden
Sven Hansbo
Det aumlr i princip fel att kalibrera trycksondering med viktsondering som ju aumlr
en saumlmre metod
Erik Sandegren
Det aumlr inte fraringgan om kalibrering i egentlig bemaumlrkelse utan en jaumlmfoumlrelse med
en metod som man har personlig erfarenhet av
~deg
~-
J0o fO
t
) Vi
O 31)20 10
hv2ocm (4-91middot71
35+4-34
lU I I I
~ lt ~ ~1 ~ I ~ ~ ~ 0
) Sti
s
s
M2ri __ s
~ s f97 s
mr
iJ5o
tr mf
300 ll3 middot71
Ptanritnmg G 160 8 68
-------
I
I I
~ ___L_ -- middot-- ---middot
~1 10
35bull44-3
I
I I
il ~1
0
l ~ ~
_J ~
Fxl(mJ49J1 H50 ring Sten- bull bull UMlou
~1i ~ BandetNynashomnAng~Qisstn-AvSJO I( Torsteinsrud lfAI( h7dsystem 1900 SJ Stracka Tun9~sto Aringtvsjii Godhnd Q ~
Banlangdmatning fraringn NynOshomn ~- ou S~
Forklaring till beteckningar se
ritningar G ~ och H
Rsbk Jordbro Uslr foumlr Kovolrtrur 11 G 60 J 77 fT cen1tni Tvdrsefrtioner f[_S5bulltS4 -lj~Lt+J =------- ---middot--1____J__ I
Jorvaltrnltlge
BANAVDECN l GEOTEKNISKA KONTORET
Fig 5 Resultat fraringn vikt- och sticksondering
Results from weight sounding (Vi) and from simple sounding by manual pressing (Sti)
I- cn N)
153
Bengt Broms
Friktionsmantelns placering beror paring maringlsaumlttningen foumlr dess anvaumlndning Vid
placering naumlra spetsen erharinglls i foumlrsta hand indikation paring jordart och jordlagershy
foumlljder Vid placering paring stoumlrre avstaringnd fraringn spetsen blir den uppmaumltta mantelshy
friktionen mer representativ foumlr mantelfriktionen mellan tex jord och paringle
(friktionsparingle)
Bernt J akobson
Vid trycksondering utbildas enligt min uppfattning inga egentliga glidytor runt
spetsen utan jorden pressas undan I loumlst lagrad jord komprimeras jorden
under spetsen vilket torde medfoumlra ett laumlgre sidotryck naumlrmast ovanfoumlr spetshy
sen Motsatsen gaumlller vid fast lagrad jord Det aumlr sannolikt att man kan faring
information om jordens paclmingsgrad genom foumlrsoumlk med dubbla friktionsmantshy
lar den ena placerad naumlra spetsen och den andra paring laumlngre avstaringnd daumlrifraringn
Saringdana foumlrsoumlk borde utfoumlras i forskningssyfte
Som ordfoumlrande i symbol- och beteckningskommitten vaumldjar jag om synpunkter
paring saumlttet att redovisa trycksonderingsresultaten
154
STANDARD FOumlR TRYCKSONDERING
Ulf Bergdahl Orrj e amp Co - Scandiaconsult (foumlrberett diskussionsinlaumlgg)
Under en foumlljd av aringr har sonderingskommitten arbetat med standardisering av
vikt- och hejarsonderingsmetoderna och nu naringtt fram till en standard foumlr saringvaumll
utrustning som utfoumlrande som i moumljlig maringn ger reproducerbara resultat dvs
ger resultat som aumlr naumlra oberoende av vem som utfoumlr undersoumlkningen och med
vems utrustning den goumlrs Trots detta maringste man dock raumlkna med vissa variashy
tioner i sonderingsmotstaringndet som beror av tex foumlrborrningsdjup och vattenshy
foumlrharingllandena i jorden Speciellt i siltiga jordar kan saringdana variationer bli av
betydelse vid val av grundlaumlggningsmetod
Vid standardiseringsarbetet foumlr vikt- och hejarsondering har man gjort den ershy
farenheten att en maumlngd icke paring foumlrhand foumlrutsedda faktorer kan faring stor invershy
kan paring resultaten jfr tex rotationen av sondstaringngen vid hejarsondering Man
kan daring fraringga sig om motsvarande svaringrigheter kommer att uppstaring vid standardishy
seringsarbetet foumlr trycksonden som nu paringboumlrjats
Till skillnad fraringn viktsonden har man foumlr trycksonden moumljlighet att haumlmta en del erfarenheter fraringn utlandet daumlr det dock foumlrekommer flera olika system foumlr tryckshy
sondering med eller utan maumltning av lokal mantelfriktion vid spetsen
De faktorer som kan foumlrvaumlntas ha betydelse foumlr sonderingsresultaten vid tryckshy
sondering aumlr
foumlr spetsen tvaumlrsnittsarea tvaumlrsnittsform spetsvinkel mantellaumlngd utformshy
ning av spetsens avslutning upparingt och spets ytans raringhet
foumlr friktionsmanteln placering laumlngd diameter och raringhet
foumlr staumlngerna diameter rakhet
foumlr utfoumlrandet nedpressningshastighet eventuella avbrott i sonderingen fraringgan
155
om kontinuerlig eller diskontinuerlig drivning rotation av sonden samt metoden
foumlr nedpressning (hydraulisk pressning eller mekanisk skruvmatning)
Foumlr att i viss maringn belysa behovet av en standardisering aumlven paring trycksonderingsshy
omraringdet visas i fig 6 en jaumlmfoumlrelse mellan resultat erharingllna med den vanligen
anvaumlnda Nilconutrustningen samt med Borros utrustning foumlr maumltning av enbart
spetsmotstaringnd Undersoumlkningen har utfoumlrts vid ett nytt bostadsomraringde i
Botkyrka-Alby soumlder om stockholm daumlr jorden bestaringr av varvig lera mjaumlla 0
och mo Jaumlmfoumlrelsen har presenterats foumlr sonderingskommitten av Ake Holgers-
son Kjessler amp Mannerstraringle AB
Foumlr att moumljliggoumlra en direkt jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden har i diagramshy
met fraringn Borros undersoumlkning inritats spetsmotstaringndet som maumltts med Nilcons
utrustning Man finner att spetsmotstaringndet maumltt med Nilconutrustningen naumlstan
genomgaringende aumlr laumlgre aumln det som maumltts med Borros utrustning trots att baringda
spetsarna har 10 cm2 tvaumlrsnittsarea En orsak till skillnaderna kan vara att
man paring Nilconutrustningen har stoumlrre skillnad mellan spetsens tvaumlrmaringtt och
sondstaringngens tvaumlrmaringtt aumln paring Borros utrustning Detta medfoumlr att jorden naumlrshy
mast framfoumlr spetsen laumlttare kan pressas foumlrbi spetsen och spetsmotstaringndet
daumlrigenom blir laumlgre
De observerade skillnaderna spelar normalt inte saring stor roll naumlr man goumlr sonshy
deringar foumlr att bestaumlmma jordens lagerfoumlljd och relativa fasthet Baringda diagramshy
men aumlr ju ur denna synpunkt likvaumlrdiga Emellertid kommer trycksondering att
faring allt stoumlrre betydelse foumlr utvaumlrdering av jordens haringllfasthets- och kompressionsshy
egenskaper varfoumlr man blir beroende inte bara av relativa vaumlrden utan ocksaring av
spetsmotstaringnd och mantelfriktion i absoluta tal Till foumlljd haumlrav aumlr det noumldvaumlndigt
att vi arbetar foumlr en standardisering av trycksonderingen och haumlrvid beaktar de
nordiska och europeiska straumlvanden som paringgaringr i samma riktning
E Il J - 0
0
V I KTSONDERING PROVTAGNING
~ ~11~Pc mi(l ~mj)l(])
fi kPa (oreducerod) 0 10 20 _3) 40
54
~
TRYCKSONDERING ENLIGT SYSTEM NILCON
TRYCKSONDERI N G ENLIGT SYSTEM BORROS OCH SPETSMOTSTAringND ENLIGT SYSTEM NILCON
5 gt--------~t
mlM
~~~ I I I I I MANTELFRIKTION I t==L I I I I I 17 M(l)
I l
v l mjMf VlJj ML ~tiMi u mr1 ~(~[)
j) M
0
5
10f--------lt = I I I I I 10
40 20 hv sek 20cm
020406080 St
0 2 5 6 MPa
1 2 3 4 5 6 1 MFb T0TALM0TSTAringN0 PER YTENHET AV SPETS
15 __ _____________________________________________________ _ 15
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden erharingllna enligt system Borros och Nilcon
Comparison between the point resistances obtained by the Borros and Nilcon systems respectively
1-1 cn 0)
157
Forts diskussioner
Torsten Kallstenius
Naumlr det gaumlller lokalisering av spets manteln har jag den uppfattningen att den
boumlr lokaliseras saring naumlra spetsen som moumljligt och foumllja spetsens roumlrelse De
makrogeotekniska spaumlnnings- och tryckfoumlrharingllandena intill spetsen blir under
alla foumlrharingllanden saring komplicerade att man maringste soumlka direkta korrelationer
mellan maumltta krafter och soumlkta geotekniska egenskaper Dessa korrelationer
kraumlver standardiserade redskap och foumlrfaringssaumltt och anpassning till olika
geologiska foumlrharingllanden
Som teoretisk ansats tycker jag att glidytekalkyler inte laumlmpar sig lika bra som
plasticitetsteori av den typ som anvaumlnds vid pressiometerfoumlrsoumlk Sjaumllv har
jag efter Nadai och Odenstad haft nytta av uttryck av formen
qs
1f
p R
0r
Tf
Gt Tf
Haumlr aumlr
p
R
r
=
=
=
=
43 [ f(St) ln ~ + 1] 3if
~ qs
4 f(St) ln r -Lf R
Gr 2 f(St) -
Lf
specifika spetsmotstimdet
jordens skjuvharingllfasthet vid spetsen
jordens E-modul
den plastiska zonens radie
spetsens radie
avstaringnd fraringn centrum
aumlr ett maringtt paring skjuvharingllfasthetens reduktion after peak och kan saumlttas till O 9
158
Bengt Broms
Man har erharingllit baumlttre korrelation mellan spetsmotstaringnd och deformation aumln
mellan spetsmotstaringnd och jordens inre friktionsvinkel vilket bekraumlftas av
undersoumlkningar utfoumlrda av Buisman
Erik Sandegren
En stoumlrre insats borde goumlras foumlr att foumlrbaumlttra tolkningsmetodiken Det boumlr finshy
nas utrymme foumlr detta i det paringgaringende utvecklingsarbetet saumlrskilt med tanke
paring de stora kostnader som laumlggs ned paring foumlrbaumlttringar av utrustningen
Bengt Broms
Baumlrighetsfaktorn N ~ 15 bygger paring utlaumlndska erfarenheter och gaumlller foumlr C
fu lt 50 kNm2 och laringgsensitiva leror Houmlg sensitivitet ger normalt laringga vaumlr-
den paring baumlrighetsfaktorn N bull Anledningen till att N vid trycksondering aumlr houmlgre C C
aumln vad som uppmaumltts foumlr paringlning (N = 8-10) aumlr troligen att neddrivningshastig-c
heten aumlr stoumlrre vid trycksondering (ger ca 10 oumlkning vid en tiofaldig oumlkning av
penetrationshastigheten) och att spetsmotstaringndet vid trycksondering inkluderar
viss mantelfriktion ovanfoumlr spetsen
Rune Dahlberg
Det boumlr poaumlngteras att enbart sondering saumlllan ger uppgift om jordens materialshy
egenskaper direkt haumlrfoumlr erfordras oftast kalibrering med naringgon mer raffinerad
metod tex med pressometer- eller skruvplattefoumlrsoumlk Eftersom ett pressashy
meterfoumlrsoumlk emellertid aumlr betydligt dyrare att utfoumlra aumln ett sonderingsfoumlrsoumlk
boumlr man anvaumlnda pressometern endast saring mycket att ett lokalt anvaumlndbart samshy
band erharinglls mellan t ex pressometermodul och spetsmotstaringnd vid trycksondeshy
ring saumlg 2 pressometerharingl per 10 st sonderingsharingl Haumlrigenom kan sonderingsshy
foumlrsoumlken ges i det naumlrmaste samma undersoumlkningsvaumlrde som pressometerfoumlrshy
soumlken
Jan Wennerstrand
I finkornigt friktionsmaterial torde man kunna erharinglla saring god korrelation mellan
trycksondens spetsmotstaringnd och jordens kompressionsmodul baumlrighetsfaktorer
samt paringlars spets- och mantelmotstaringnd att trycksondering med maumltspets i de
flesta fall helt kan ersaumltta de dyrare metoderna med pressometer- och skruvshy
plattefoumlrsoumlk
Fig 7
159
0 50 100 150 Kpcnf 0-tc=---t------t-------
0 w 0 Z15
a - 0
27
39
50
I I
I
57 I 2 5 -~iZZZZzmil-rn
Trycksondens och paringlens spetsmotstaringnd Den streckade linjen motsvarar N = 20 q A comparison between the point resistance of the static penetrometer and the pile The dotshyted line corresponds to N = 20 q
160
I
11 I
I 10 1-----i----+----+----+------+-----+----+-l-+middot---i----+--------i
~ 9 1------+-----+----+----1----+-----+----1-----+-----lt11--t---f f C=O75+O0053 -P 312
8 i-----t-----1----i----+----+--ilt_----l----f----+-----+------l
J 71-----+----t----+----+---+---l--+----1-----+-----+---f middot V~ 6 t-----+----t----+- ---1-----middot---+---+-----+----+------
5 t---+------+---1-v---i -l---+--1---J---+-----I
)~~ 41----t----t---+--+--+----t-----+----f----t-----+------l
i 0 )t )t
u 31-----+--------------+---+----+----1----t-----t-----1 i bull c~ o t bull ~ ~00deg4 1
2 ~o -0 l----+--+----_-------+---+-----+----1-----+-----+---f
~ 00 u- -I- 0 Il) -V-__ bull -0 C L a C
c L -0 0 0-1-----------__ __ ___ ___ _ __ __ ___ ___ __ __ ___ _ __ ~
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 )
Spetsmotst6nd P kg bull H3H1s15 -V-15ltH3H1lt30 03Qlt H3 H1
Fig 8 Sambandet mellan lerans odraumlnerade skjuvharingllf asthet bestaumlmd med vingborr och trycksondens spetsmotstaringnd
The correlation between the undrained shear strength of the clay determined by vane barer and the point resistance of the static penetrometer
161
Det specifika mantelmotstaringnd som maumlts med maumltmanteln kan ej anvaumlndas direkt
vid beraumlkning av paringlars mantelmotstaringnd annat aumln foumlr paringlar av staringlbalksprofiler
Mantelmotstaringndet varierar kraftigt med den slagna paringlens volym och mantelshy
motstaringndet foumlr en viss paringltyp och dimension kan lika gaumlrna korreleras med
trycksondens spetsmotstaringnd Mantelmaumltningen aumlr emellertid av vaumlrde foumlr att
kunna saumlrskilja olika jordarter Foumlr att underlaumltta tolkningen boumlr saringledes maumltshy
manteln placeras saring naumlra spetsen som moumljligt
De foumlrsoumlk med instrumenterade roumlrparinglar som utfoumlrts vid Albysjoumln av Paringlshy
kommissionens friktionsparinglgrupp visar god korrelation mellan paringlarnas spetsshy
baumlrfoumlrmaringga och trycksondens spetsmotstaringnd (se fig 7) Paringlarnas spetsbaumlrfoumlrshy
maringga aumlr haumlr drygt haumllften av trycksondens spetsmotstaringnd vilket ej staumlmmer med
de utlaumlndska erfarenheter som refererats av Broms haumlr tidigare I l~st lagrat
friktionsmaterial tex i och intill varingra rullstensaringsar vill jag rekommendera
att man vid dimensionering saumltter paringlens spetsbaumlrfoumlrmaringga till haumllften av uppmaumltt
trycksondmotstaringnd
Sven Nilsson
Olika trycksonderingsutrustningar ger olika resultat En korrelation mellan
spetsmotstaringnd enligt Nilcons trycksond och skjuvharingllfasthet enligt vingborr har
utfoumlrts och presenterats i VBBs publikation Geoteknik se fig 8
Bengt Broms
Det allt stoumlrre intresset foumlr trycksondering i Sverige staumlller ocksaring stoumlrre krav
paring regler och anvisningar foumlr sonderingens utfoumlrande och redovisning Det plashy
nerade internationella sonderingssymposiet i Stockholm 1974 kommer enligt
programmet att behandla standardiseringsfraringgan Vad som presenterats under
denna trycksonderingsdag kommer att utgoumlra ett vaumlrdefullt bidrag i detta samshy
manhang
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT Swedish Geotechnical lnstitute
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER Reprints and preliminary reports
No
Pris kr (Sw ers)
1 Views on the Stability of Clay Slopes J 0sterman 1950 0ut of print
2 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry 1950 raquo
R Soumlderblom
3 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineering Paris 1961 Part I
1 Research on the Texture of Granular Masses T Kalstenius amp W Bergau
2 Relationship between Apparent Angle of Friction with Effective Stresses as Parameters - in Drained and in Consolidated-Undrained Triaxial Tests on Satushyrated Clay Normally-Consolidated Clay S 0denstad
3 Development of two Modern Continuous Sounding Meshythods T Kallstenius
4 In Situ Determination of Horizontal Ground Movements T Kallstenius amp W Bergau
4 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineerlng Paris 1961 Part Il
Suggested lmprovements in the Liquid Limit Test with Reference to Flow Properties of Remoulded Clays R Karlsson
5 0n Cohesive Soils and Their Flow Properties R Karlsson 1963 10 -
6 Erosion Problems from Different Aspects 1964 10 -
1 Unorthodox Thoughts about Filter Criteria W Kjelman
2 Filters as Protection against Erosion P A Hedar
3 Stability of Armour Layer of Uniform Stones in Running Water S Andersson
4 Some Laboratory Experiments on the Dispersion and Erosion of Clay Materials R Soumlderblom
7 Settlement Studies of Clay 1964 10-
1 I nfluence of Lateral Movement in Clay Upon Settleshyments in Some Test Areas J 0sterman amp G Lindskog
2 Consolidation Tests on Clay Subjected to Freezing and Thawing J G Stuart
8 Studies on the Properties and Formation of Quick Clays 1965 5 -J 0sterman
9 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden 1965 30 -B Broms
1 Beraumlkningsmetoder foumlr sidobelastade paringlar
2 Brottlast foumlr snett belastade paringlar
3 Beraumlkning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga
10 Triaxial Tests on Thin-Walled Tubular Samples
1 Effects of Rotation of the Principal Stress Axes and of the lntermediate Principal Stress on the Shear Strength B Broms amp A 0 Casbarian
2 Analysis of the Triaxial Test-Cohesionless Soils B Broms amp A K Jama
11 Naringgot om svensk geoteknisk forskning B Broms
12 Baumlrfoumlrmaringga hos paringlar slagna mot slaumlntberg B Broms
13 Foumlrankring av ledningar i jord B Broms amp 0 0rrje
14 Ultrasonic Dispersion of Clay Suspensions R Pusch
15 lnvestigation of Clay Microstructure by Using Ultra-Thin Sections R Pusch
1965 5-
1966 5-
1966 15-
1966 0ut of print
1966 5-
1966 10-
16 Stability of Clay at Vertical 0penings B Broms amp H 1967 10 -Bennermark
No
17 Om paringlslagning och paringlbaumlrighet
1 Dragsprickor i armerade betongparinglar S Sahlin
2 Sprickbildning och utmattning vid slagning av armeshyrade modellparinglar av betong B-G Hellers
3 Baumlrighet hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergshyspets Resultat av modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
4 Negativ mantelfriktion B H Fellenius
5 Grundlaumlggning paring korta paringlar Redogoumlrelse foumlr en foumlrshysoumlksserie paring NABO-paringlar G Fjelkner
6 Krokiga paringlars baumlrfoumlrmaringga B Broms
1967
Pris kr (Sw ers)
5-
18 Paringlgruppers baumlrfoumlrmaringga B Broms 1967 10-
19 Om stoppslagning av stoumldparinglar L Helman 1967 5-
20 Contributions to the First Congress of the lnternational 1967 5 -Society of Rock Mechanics Lisbon 1966
1 A Note on Strength Properties of Rock B Broms
2 Tensile Strength of Rock Materials B Broms
21 Recent Quick-Clay Studies 1967 10 -
1 Recent Quick-Clay Studies an lntroduction R Pusch
2 Chemical Aspects of Quick-Clay Formation R Soumlderblom
3 Quick-Clay Microstructure R Pusch
22 Jordtryck vid friktionsmaterial
1 Resultat fraringn maumltning av jordtryck mot brolandfaumlste B Broms amp I Ingeson
2 Jordtryck mot oeftergivliga konstruktioner B Broms
3 Metod foumlr beraumlkning av sambandet mellan jordtryck och deformation hos fraumlmst stoumldmurar och foumlrankringsshyplattor i friktionsmaterial B Broms
4 Beraumlkning av stolpfundament B Broms
1967 30-
23 Contributions to the Geotechnical Conference on Shear 1968 10 -Strength Properties of Natura Soils and Rocks Oslo 1967
1 Effective Angle of Friction fora Normally Consolidated Clay R Brink
2 Shear Strength Parameters and Microstructure Characshyteristics of a Quick Clay of Extremely High Water Content R Karlsson amp R Pusch
3 Ratio cp in Relation to Liquid Limit and Plasticity Index with Special Reference to Swedish Clays R Karlsson amp L Viberg
24 A Technique for lnvestigation of Clay Microstructure R 1968 22 -Pusch
25 A New Settlement Gauge Pile Driving Effects and Pile 1968 10 -Resistance Measurements
1 New Method of Measuring in-situ Settlements U Bergdahl amp B Broms
2 Effects of Pile Driving on Soil Properties 0 0rrje amp B Broms
3 End Bearing and Skin Friction Resistance of Piles B Broms amp L Helman
26 Saumlttningar vid vaumlgbyggnad
Foumlredrag vid Nordiska Vaumlgtekniska Foumlrbundets konferens I Voksenaringsen Oslo 25-26 mars 1968
1 Geotekniska undersoumlkningar vid bedoumlmning av saumlttshyningar B Broms
2 Teknisk-ekonomisk oumlversikt oumlver anlaumlggningsmetoder foumlr reducering av saumlttningar i vaumlgar A Ekstroumlm
3 Saumlttning av verkstadsbyggnad i Stenungsund uppfoumlrd paring normalkonsoliderad lera B Broms amp 0 0rrje
27 Baumlrfoumlrmaringga hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergspets Resultat fraringn modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
1968 20-
1968 15-
No
28 Bidrag till Nordiska Geoteknikermoumltet I Goumlteborg den 1968 5-7 september 1968
1 Nordiskt geotekniskt samarbete och nordiska geotekshynikermoumlten N Fodin
2 Naringgra resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring lerterraumlng speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolidering G Lindskog
3 Saumlttningar vid grundlaumlggning med plattor paring moraumlnshylera i Lund S Hansbo H Bennermark amp U Kihlbom
4 Stabilitetsfoumlrbaumlttrande spontkonstruktion foumlr bankfyllshyningar 0 Wager
5 Grundvattenproblem i Stockholms city G Lindskog amp U Bergdah
6 Aktuell svensk geoteknisk forskning B Broms
29 Classification of Soils with Reference to Compaction 1968 B Broms amp L Forssbad
30 Flygbildstolkning som hjaumllpmedel vid oumlversiktliga 1969 grundundersoumlkningar
1 Flygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning vid samhaumlllsshyplanering 1-2 U Kihlbom L Viberg amp A Heiner
2 Identifiering av berg och bedoumlmning av jorddjup med hjaumllp av flygbilder U Kihlblom
31 Nordiskt sonderingsmoumlte I Stockholm den 5-6 oktober 1967 1969 Foumlredrag och diskussioner
32 Contributions to the 3rd Budapest Conference on Soil 1969 Mechanics and Foundation Engineering Budapest 1968
1 Swedish Tie-Back Systems for Sheet Plle Walls B Broms
2 Stability of Cohesive Soils behind Vertical Openings in Sheet Pile Walls Analysis of a Recent Failure B Broms amp H Bennermark
33 Seismikdag 1969 Symposium anordnat av Svenska Geotek- 1970 niska Foumlreningen den 22 april 1969
34 Naringgot om geotekniken I Sverige samt dess roll i plana- 1970 rings- och byggprocessen Naringgra debattinlaumlgg och allmaumlnna artiklar
T Kallstenius 1 Geoteknikern I det specialiserade samhaumlllet B Broms 2 Diskussionsinlaumlgg vid konferens om geovetenskaperna
7 mars 1969 3 Geoteknik i Sverige - utveckling och utvecklingstenshy
denser 4 Geotekniska undersoumlkningar och grundlaumlggningsmetoshy
der 5 Grundlaumlggning paring plattor - en allmaumln oumlversikt
Pris kr Sw ers)
15-
5-
10-
30-
10-
Out of print
15-
35 Piles - a New Force Gauge and Bearing Capacity Calcu- 1970 10 -lations
1 New Pile Force Gauge for Accurate Measurements of Pile Behavior during and Following Driving B Felenius amp Th Haagen
2 Methods of Calculating the Ultimate Bearing Gapashycity of Piles A Summary B Broms
36 Paringlslagning Materialegenskaper hos berg och betong 1970 10 -1 Bergets baumlrfoumlrmaringga vid punktbelastning
S-E Rehnman
2 Deformationsegenskaper hos slagna betongparinglar B Felenius amp T Eriksson
37 Jordtryck mot grundmurar 1970 10-1 Jordtryck mot grundmurar av Lecablock
S-E Rehnman amp B Broms
2 Beraumlkning av jordtryck mot kaumlllarvaumlggar B Broms
38 Provtagningsdag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 25 -Geotekniska Foumlreningen den 28 oktober 1969
No
39 Moraumlndag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 Geotekniska Foumlreningen den 3 december 1969
40 Stability and Strengthening of Rock Tunnels in Scandinavia 1971 1 Correlation of Seismic Refraction Velocities and Rock
Support Requirements in Swedish Tunnels 0 S Cecil 2 Problems with Swelling Clays in Norwegian Undershy
ground Constructions in Hard-Rocks R Semer-Olsen
41 Staringlparinglars baumlrfoumlrmaringga Resultat av faumlltfoumlrsoumlk med laumltta 1971 slagdon G Fjelkner
42 Contributions to the Seventh lnternational Conference on 1971 Soil Mechanics and Foundation Engineering Mexico 1969
43 Centrically Loaded lnfinite Strip on a Single-Layer Elastic 1972 Foundation - Solution in Closed Form According to the Boussinesq Theory B-G Hellers amp 0 Orrje
44 On the Bearing Capacity of Driven Piles 1972 1 Methods Used in Sweden to Eva I uate the Bearing
Capacity of End-Bearing Precast Concrete Piles B Broms amp L Helman
2 Discussions at the Conference Behaviour of Piles London 1970 B Fellenius B Broms amp G Fjelkner
3 Bearing Capacity of Piles Driven into Rock With Discussion S-E Rehnman amp B Broms
4 Bearing Capacity of Cyclically Loaded Piles B Broms 5 Bearing Capacity of End-Bearing Piles Driven to Rock
S-E Rehnman amp B Broms
45 Quality in Soil Sampling 1972 1 Secondary Mechanical Disturbance Effects in Coheshy
sive Soil Samples T Kallstenius 2 Sampling of Sand and Moraine with the Swedish Foil
Sampler B Broms amp A Hallen
46 Geoteknisk flygbildstolkning En undersoumlkning av metodens 1972 tillfoumlrlitlighet L Viberg
47 Some Experiments on Hollow Cylinder Clay Specimens 1972 A K Jama
48 Geobildtolkning vid vaumlgprojektering Rapport fraringn foumlrsoumlks- 1972 verksamhet 1969-71 U Kihlblom L Viberg A Heiner amp K Hellman-Lutti
49 Lerzoner i berganlaumlggningar Diskussionsmoumlte anordnat av 1972 VA den 7 oktober 1970
50 Damping of Stress Waves in Piles during Driving Results 1972 from Field Tests G Fjekner amp B Broms
51 Skaring-Edeby Test Field - Further Studies on Consolidation of 1973 Clay and Effects of Sand Drains
1 Soil Movements below a Test Embankment R Holtz amp G Lindskog
2 Long-Term Loading Tests at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp B Broms
3 Excavation and Sampling around Some Sand Drains at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp G Holm
Pris kr (Sw ers)
25-
25-
30-
15 -
20-
20-
10-
10-
20-
30-
30-
20-
52 Lateral Earth Pressures on Walls and Measurements under 1973 25 -Different Temperature Conditions
1 Lateral Earth Pressures Due to Compaction of Cohesionless Soils B Broms
2 Earth Pressure against the Abutments of a Rigid Frame Bridge B Broms amp I Ingeson
3 Lateral Earth Pressure on a Bridge Abutment B Broms amp I Ingeson
4 Lateral Pressures on Basement Wall Results from Full-Scale Tests S-E Rehnman amp B Broms
5 Behaviour of Anchored Sheet-Pile Wall Exposed to Frost Action E Sandegren P 0 Sahlstroumlm amp H Stile
6 Back-Tied Sheet Pile Wall in Friction Soil Deformashytions and Drag Forces Due to Piling and Freezing G Sandqvist
1) Distribution AB Svensk Byggtjaumlnst
No
53 Piles - General Reports Basic Theories Measurements 1973 and a Case Record of Buckling
1 Settlements of Pile Groups B Broms 2 Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups
B Broms 3 Buckling of Piles Due to Lateral Soil Movements
Discussion B Fellenius 4 Bending of Piles Determined by lnclinometer Measureshy
ments B Fellenius 5 Precast Concrete Piles State-of-Art Report B Fellenius 6 Die Anwendung der Aumlhnlichkeitstheorie in der Geoshy
technik (Dimensional Analysis and Similarity Theory in Soil Mechanics) R Massarsch
54 Moraumlnleredagar 1972 Symposium anordnat av Svenska Geo- 1973 tekniska Foumlreningen den 2-3 maj 1972
55 New Lines in Quick Clay Research R Soumlderblom 1974 1 A New Approach to the Classification of Quick Clays 2 Application of Remote Sensing in the Quick Clay
Research 3 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry
- Part 111
56 Skadlig inverkan av vibrationer Symposium anordnat av 1974 Svenska Geotekniska Foumlreningen den 7 maj 1973
57 Geobildtolkning av maumlktighetsfoumlrharingllanden inom leromraring- 1974 den L Viberg
Pris kr (Sw ers) 30-
25-
20-
25-
22-
58 Trycksonderingsdag 1973 Symposium anordnat av Svenska 1975 30 -Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
~middot
Pris 30-
LlbvTrydt Sthlm 197 ~18
3
Principskiss av gjgppkoppling
Piot
~ ~ Sektion a-a A B
Fig 1 Nederdel av trycksond typ Nilcon med glappkoppling och spets i form av 11urgroumlpt 11 fyrkantig pyramid Principfigur
Lower part of the static penetrometer type Nilcon supshyplied with an axial play above the pyramidical squareshyshaped point In principle
5
10
15
20
25
4
0
Torrskorpa
Lera
Snaumlckskallager
Lera E c 0 gt
Grusf 0 E f (lJ
O C
Lerasect-0
Fin sand mycket loumlst lagrad
Lera
Sten
Lera
ISand och grus moraumln
t 3x25 varv (5 kN)
f 50 varv (5-8kN)
10 I 2s2m0 Kraft kN
Fig 2 Exempel paring automatiskt uppritat diagram fraringn trycksond typ Nilcon
Diagram automatically recorded by the Nilcon device
5
Utrustningen kan antingen foumlrankras i jorden med jordskruvar varvid neddrivshy
ningen aringstadkommes manuellt eller monteras paring traktor varvid traktorns
hydraulik utnyttjas foumlr neddrivningen och dess tyngd tjaumlnar som motharingll
Omkring 1950 utvecklades vid Statens geotekniska institut (SGI) en hydraulisk
trycksond (fig 3) Funktionssaumlttet foumlr sonden framgaringr schematiskt av fig 4
Sondstaringngen drivs ner under samtidig nedpressning och rotation Maximalt vridshy
moment uppgaringr till 250 Nm och maximal tryckkraft till 10 kN (== fordonets tyngd)
Neddrivningshastigheten aumlr ca 3 mmin Spetsen roumlrlig i foumlrharingllande till
sondstaringngen aumlr konisk med en basdiameter av 25 respektive 40 mm motsvaranshy2
de en tvaumlrsnittsarea av ca 5 respektive ca 12 5 cm Foumlrharingllandet mellan nedshy
pressningshastighet och rotationshastighet motsvarar en stigning av 15 Foumlrsoumlksshy
resultat har visat att samma foumlrharingllande gaumlller foumlr kvoten mellan neddrivningsshy
motstaringnd och vridningsmotstaringnd i mantelytan under sonderingen Vridningsmotshy
staringndet erharinglls ur uppmaumltt vridmoment Eftersom aumlven det totala sonderingsmotshy
staringndet maumlts kan spetsmotstaringndet erharingllas som skillnaden mellan totalmotstaringndet
och neddrivningsmotstaringndet i mantelytan (jfr fig 5) Denna utvaumlrdering av
spetsmotstaringndet goumlrs direkt av maskinen och uppritas som funktion av djupet
under markytan
Elektroniska metoder
Ingenj oumlrsfirma Borros AB har utvecklat en elektronisk trycksond foumlr direkt maumltshy2
ning av spetsmotstaringndet Spetsen finns i olika utfoumlranden samtliga med 10 cm
area Den aumlr utrustad med traringdtoumljningsgivare vilka genom en kabel staringr i foumlrshy
bindelse med ett registrerande maumltinstrument vid markytan (jfr fig 1-3 i artikel
av A Haumlgby i denna publikation) Maximal nedtryckningskraft uppgaringr normalt
till 40 kN Foumlr speciella foumlrharingllanden finns moumljligheter att anvaumlnda kraftigare
spetsar Nedtryckningskraften aumlr emellertid aumlven beroende av foumlrankringsmoumljshy
ligheterna (tex jordskruvar) Foumlr neddrivningen anvaumlnds vanligtvis vevdomkraft
varvid en nedpressningshastighet av ca O 8 mmin erharinglls
6
Fig 3 Trycksond typ SGI monterad paring en Mercedes Unimog
Static penetrometer type SGI mounted on a Mercedes Unimog jeep
7
~ Fast system
Valsar
Svaumlngbart och i vertikalled roumlrligt ----iA
system Haumlvstaringng foumlr oumlvershyfoumlring av roumlrelse till skrivaren
Moumltfjaumlder foumlr vridshymoment
Sondspets
Roterande
- Ej roterande---
Spets i1 25 mm Spets Jf 40 mm
Fig 4 Principfigur av trycksond typ SGI med tillhoumlrande spetsar
General arrangement of the SGI penetrometer In principle
8
Spelsmolstampod
jNeddrivni ngsmotstampndi mantelytan -
-
Stigning 15 ( kaumlnd I
Vridningsmotstampnd i mantelytan (maumlts)
Roumlrelseriktning foumlr en punkt p8 mantelytan
Fig 5 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd vid trycksondering typ SGI
Principle of separating skin friction from cone resistance at the SGI penetrometer
Tryckkraft paring ( ~~nerstaringng ger ~etsmotstaringndet
-7cm~v
(a) ( b) (c)
Fig 6 Spets till hollaumlndsk sond (a-b) samt handtag (c) foumlr manoumlvrering av tryckkraften till staringng och ytterroumlr (efter Sanglerat 1972) Point of the Dutch Static Penetrometer (a-b) and handle (c) for the change of load application from inner rod to tube ( af ter Sanglerat 1972)
9
Traringdtoumljningsgivarna bestaringr av fyra aktiva och fyra passiva givare de senare
foumlr temperaturkorrigering Genom seriekoppling av de fyra givarna uppnarings foumlrshy
delen att eventuella boumljspaumlnningar utbalanseras och endast vertikala krafter
registreras Vid oumlkat eller minskat tryck mot spetsen laumlngdaumlndras denna i axiell
led vilket ger en motstaringndsaumlndring i traringdtoumljningsgivarna och samtidigt en obalans
i maumltinstrumentet vid markytan Denna obalans motsvarar trycket mot spetsens
tvaumlrsnittsarea (10 cm2) Skrivaren goumlr daring utslag motsvarande obalansen varvid
spetsmotstaringndet automatiskt erharinglls som funktion av djupet under markytan
Utlaumlndska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Hollaumlndsk try-0ksond _
En oumlversikt oumlver utlaumlndska trycksonderingsmetoder inleds naturligen med en
beskrivning av den hollaumlndska trycksonden som aumlr den aumlldsta och har varit
foumlrebild foumlr senare utvecklade metoder Den har vunnit spridning oumlver saring gott
som hela vaumlrlden (ca 1000 exemplar laumlr finnas av denna sond) Den tillverkas av
Goudsche Machinefahriek Gouda
Spetsen som aumlr patenterad av Geotekniska laboratoriet i Delft aumlr konisk (fig 6) 2och har 60deg spetsvinkel och 10 cm tvaumlrsnittsarea Mellan spetsen och dess foumlrshy
laumlngning utbildas en slaumlppning som paringverkar brottutvecklingen i jorden vid spetshy
sen (minskar spetsmotstaringndet) Spetsens skaft aumlr som framgaringr av figuren svagt
koniskt med upparingt avtagande diameter
Neddrivningskraften oumlverfoumlrs till spetsen via ett inre staringngsystem daumlr de 1 m
laringnga staumlngerna (r 15 mm) 1tstaplas t1 paring varandra utan hopgaumlngning Detta moumljligshy
goumlrs genom att ytterroumlrets innerdiameter aumlr endast 1 mm stoumlrre (16 mm) aumln
staringngdiametern Roumlrens ytterdiameter aumlr 36 mm och laumlngden aumlr 1 m dvs samma
laumlngd som innerstaumlngerna
Vid sonderingen maumlts spetsmotstaringndet i 20 cm intervaller genom att foumlrst enbart
spetsen trycks ner ca 7 cm Daumlrefter trycks ytterroumlret ner lika laringngt vilket ger
mantelmotstaringndet (jfr fig 6 a-b) Vid fortsatt tryckning paring ytterroumlret foumlljer aumlven
10
spetsen med (ca 13 cm) till naumlsta maumltningsnivaring varvid det totala neddrivningsshy
motstaringndet erharinglls
Den hollaumlndska trycksonden foumlrekommer i flera versioner en laumlttare sond foumlr
tryckkrafter upp till 20 a 25 kN och andra tyngre varianter vanligtvis med
kapaciteten 100 kN respektive 200 kN Tryckkraften kan foumlr den laumlttare sonden
snabbt oumlverfoumlras fraringn innerstaumlnger till ytterroumlr eller vice versa genom att handshy
taget dras ut eller skjuts in (jfr fig 6 c och fig 7 b) Foumlr oumlvriga versioner sker
denna operation paring ett naringgot annorlunda saumltt (jfr nedan)
Den laumlttare sonden aumlr handdriven (fig 7 a) och anvaumlnds huvudsakligen foumlr sondeshy
ring i loumlsare jordar vanligtvis till houmlgst 10 m djup Foumlr att reducera mantelshy
motstaringndet och daumlrigenom oumlka sondens aktionsdjup anvaumlnds ofta till denna version
ytterroumlr vars diameter aumlr lika med spetsdiametern endast vid roumlraumlndarna men
paring 90 av roumlrlaumlngden har mindre diameter (jfr fig 12 b) I samma syfte foumlrses
ibland det nedersta roumlret istaumlllet med en lokal foumlrtjockning ett stycke ovanfoumlr
spetsen I baringda fallen kan endast spetsmotstaringndet maumltas
De tyngre hollaumlndska trycksonderna aumlr mekaniserade Fig 8 a visar 100 kNshy
versionen Foumlr avlaumlsning finns tvaring oljemanometrar (fig 8 b) den ena avsedd
foumlr maumltning av spetsmotstaringnd den andra foumlr mantelmotstaringnd och totalmotstaringnd
Neddrivningsanordningen har utrustats med ett hjulpar foumlr att underlaumltta foumlrflyttshy
ningen Den kan saringledes dragas foumlr hand eller med traktor mellan borrpunkterna
Utrustningen kan ocksaring monteras paring fordon saringsom visas i fig 9 a varvid vid
sonderingen fordonet maringste foumlrankras (fig 9 b) om dess tyngd inte ger erfordershy
ligt motharingll Fordonet i figuren aumlr utrustat med kran Foumlr att skydda fordonets
fjaumldring vid lyftning av tyngre foumlremaringl km stoumldben erfordras (fig 9b) Foumlr nedshy
drivning av jordskruvarna anvaumlnds vridenheten till den visade kranen vilket inneshy
baumlr en avsevaumlrd tidsbesparing
Paring initiativ av Begemann utvecklades under 1960-talet foumlr den hollaumlndska tryckshy
sonden en helt ny spets friktionsmantel~etsen med vilken aumlven lokal mantelshy
friktion kan maumltas Skillnaden jaumlmfoumlrt med vanliga spetsar bestaringr huvudsakligen
i att den nya spetsen har faringtt ytterligare en komponent en friktionsmantel med 2mantelytan 150 cm placerad ca 20 cm ovanfoumlr spetskonen (jfr fig 10) Vid
tryckning paring innerstaumlngerna kommer i detta fall spetsen foumlrst att tryckas ned
ca 4 cm (straumlckan a i fig 11) varefter aumlven friktionsmanteln foumlljer med en
11
Fig 7 Laumlttare hollaumlndsk sond (25 kN) (a) med naumlrbild av manoumlvershyorgan foumlr kraftoumlverfoumlring b)
Light Dutch Static Penetrometer (25 kN) (a) anda close-up of the handle for the change of load application (b)
12
(a)
(b)
Fig 8 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) (a) med detalj av registreringsshyanordning (b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) (a) with a close-up of the recording part (b)
13
(a)
(b)
Fig 9 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) monterad paring foumlrankrat fordon Foumlrankringsskruvarna drivs med hjaumllp av den visade kranen (a-b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) mounted on an anchored vehicle The screw anchors are driven by the crane shown (a-b)
14
Begemanns spets
Begemann s cone
Fig 1 O Begemanns friktionsmantelspets och den vanliga (korta) hollaumlndska trycksondspetsen i hoptryckt och maximalt utdraget laumlge
Begemann s Adhesion Jacket Cone and the common (short) Dutch cone in the compressed and the max extended position
15
straumlcka av ca 4 cm (straumlckan b) samtidigt som spetsen trycks ned lika laringngt
(totalt straumlckan a+b) Den lokala mantelfriktionen saumltts lika med tryckkraftens
oumllming fraringn foumlrsta till andra avlaumlsningstillfaumlllet (P -P ) dividerad med friktionsshy3 2
2mantelns yta (150 cm ) Tryckkraften oumlverfoumlrs nu fraringn innerstaumlngerna till yttershy
roumlren varvid de olika delarna teleskopiskt garingr in i varandra Under denna nedshy
trycknings foumlrsta 4 cm erharinglls mantelmotstaringndet laumlngs ytterroumlren vilket under
foumllj ande 4 cm oumlkar med det lokala mantelmotstaringndet laumlngs friktionsmanteln
Tryckningen paring ytterroumlren fortsaumltts daumlrefter tills sondspetsen naringr naumlsta maumltshy
nivaring vilket ger det totala sonderingsmotstaringndet (P i fig 11)1
En jaumlmfoumlrelse mellan Begemanns friktionsmantel och jaumlmntjocka friktionsmantlar
utgoumlrande en del av ytterroumlret (jfr t ex Fugros sond i fig 16) har visat att den
nedre avfasade delen av Begemanns friktionsmantel ger en form av spetsmotshy
staringnd som i sand och grus kan utgoumlra upp till 50 av det uppmaumltta friktionsmanshy
telmotstaringndet
I vissa fall kan kombinationen stort spetsmotstaringnd - stort sonderingsdjup medfoumlra
att den elastiska sammantryckningen av innerstaumlngerna blir saring stor att den tillshy
gaumlngliga slaglaumlngden inte aumlr tillraumlcklig foumlr att roumlra spetsen (mer aumln 8 cm samshy
mantryckning) eller friktionsmanteln (mer aumln 4 cm sammantryckning) Den elasshy
tiska sammantryckningen utgoumlr ca 1 cm per 360 enheter av produkten kraft (kN)
x djup (m)
Vid mycket smaring spetsmotstaringnd kan korrektion erfordras foumlr innerstaumlngernas vikt
1 38 kgm Foumlr att haringlla friktionen mellan innerstaumlnger och ytterroumlr saring laringg som
moumljligt aumlr det tillraringdligt att anvaumlnda smoumlrjmedel Friktionen medfoumlr naumlmligen
att det uppmaumltta spetsmotstaringndet blir foumlr stort
Begemanns friktionsmantelspets kan anvaumlndas till samtliga versioner av hollaumlndsk
trycksond
Aumlven i Belgien aumlr hollaumlndsk trycksond mycket vanlig Av tradition anvaumlnder man
dock den spetstyp som visas i fig 12 a-b Spetsen som ansluter direkt ti11 innershy
staumlngerna salmar helt mantel och bestaringr endast av en kon som tillsammans med
innerstaumlngerna aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret Den baumlsta oumlverensstaumlm-
16
I I Il m N
Maumltning av totalmotstaringnd
Maumltning av spetsmotstaringnd
Maumltning av
spetsm otstaringnd + +lokal friktion
C trycks tele -
skopiskt in i B ( ger mantel -motstaringnd laumlngs staringngen) och
sedan (C+ B) in i A
Fcktoo-1mantel ( maumltning av lokal friktion)
C
B
~
A
I I 636mm----- 1- 16 36mm [
J Horisontal skalan ~ 3 ggr___v--e---rtik-=-a=ls=k=a_la=n--______
Fig 11 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd lokal mantelshyfriktion och totalt mantelmotstaringnd vid sondering med Begemann-spetsen
Principle of separating cone resistance local friction and total skin friction in connection with the Begemann cone
17
(a)
(b)
Fig 12 Sondspets till hollaumlndsk trycksond enligt belgisk praxis a) Spets med innerstaringng b) Spets och ytterroumlr
Point of the Dutch Static Penetrometer according to Belgian practice a) Point with inner rod b) Point and tubes
18
melsen mellan uppmaumltt och verkligt spetsmotstaringnd erharinglls med denna spets om
maumltningen sker just i det oumlgonblick spetsen boumlrjar roumlra sig Det aumlr ocksaring detta
vaumlrde som anges som spetsmotstaringnd vid sondering med denna spets Vid fortshy
satt nedtryckning av spetsen kommer den av spetsen undantraumlngda jorden successhy
sivt att fylla ut det tomrum som bildas genom glappet mellan spets och ytterroumlr
Denna moumljlighet foumlr jorden att roumlra sig runt spetsen ger ett foumlr laringgt spetsmotshy
staringnd ofta endast 50 av initialvaumlrdet enligt ovan
Foumlrsoumlk har visat att de nedaringtriktade friktionskrafter som upptraumlder mellan sondshy
staringngens respektive spetsens mantelyta och jorden under neddrivningen ger ett
extra oumlverlagringstryck paring spetsnivaringn En spets utan slaumlppning med viss manshy
tellaumlngd ger daumlrfoumlr stoumlrre spetsmotstaringnd (ca 10) aumln en spets utan mantel Detta
aumlr en av orsakerna varfoumlr man i Belgienfoumlredrar den ovan beskrivna spetsen
utan mantel
En av Haefeli-Fehlmann konstruerad trycksond (fig 13) aumlr foumlrsedd med glappshy
koppling nere vid spetsen Spetsens manteldel har samma diameter som spetsen 2och en mantelyta av 160 cm Med denna metod saumlrskiljs spets- och mantelmotshy
staringnd paring ett mera indirekt saumltt aumln vid vanligt foumlrfarande enligt ovan Totalt
sonderingsmotstaringnd erharinglls vid samtidig nedtryckning av spets och staumlnger
Mantelmotstaringndet mot staringngen bestaumlms genom att sondstaringngen vid tillfaumllligt
avbrott i sonderingen dras upp straumlckan a (fig 13) Vid ytterligare uppdragning
foumlljer aumlven spetsen med varvid uppdragningsmotstaringndet oumlkar med det delmanshy2
telmotstaringnd som upptraumlder mot spetsens mantelyta (160 cm ) Eftersom saringlunshy
da mantelmotstaringndet maumlts under en upparingtgaringende roumlrelse av staringngen under det att (
totalmotstaringndet maumlts under nedtryckningsskedet blir det haumlrvid erharingllna mantel-
motstaringndet vanligen mindre aumln det som ingaringr i totalmotstaringndet Skillnaden melshy
lan totalmotstaringnd och mantelmotstaringnd dvs spetsmotstaringndet blir daumlrfoumlr i detta
fall foumlr stort
Elektroniska metoder
Omkring aringr 1950 utvecklades vid Degebo (Deutsche Forschungsgesellschaft foumlr
Bodenmechanik) en elektronisk trycksondutrustning som numera tillverkas av
19
115mm (A160 c~l
Tvaumlrsnittsarea ( 15 crrf l
Fig 13 Nederdel av trycksond typ Haefeli-Fehlmann
Lower part of static penetrometer type Haefeli-Fehlmann
Maumltt raringdens svaumlngning (daumlmpad)
(bl
middot -1AAA ( cl Jaumlmfoumlrelsetraringshy
dens svaumln~ning (odaumlmpad)bull~
Maumltt raringd
Maumltmantel (dl Svaumlngnings bild efter avstaumlmning av jaumlmfoumlrelse -traringdens frekvens
Maumltspets
(al
Ljusskaumlrm Jaumlmfoumlrelsetraringd
c~middot middot middotmiddotmiddotmiddot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot middotmiddot Avstaumlmningsratt--el j bull l
~ Maumltt raringd
(el
Fig 14 Nederdel av trycksond typ Maihak (a) samt princip foumlr elektronisk maumltning av spetsmotstaringnd (b-e)
Lower part of static penetrometer type Maihak (a) and principle for electronic recording of the cone resistance (b-e)
20
Maihak AG i Hamburg Spetsen aumlr konisk med spetsvinkeln 60deg och diametern
35 7 mm (jfr DIN 4094) Spetsmotstaringndet maumlts elektroniskt under det att manshy
telmotstaringndet maumlts hydrauliskt med oljemanometer Stoumlrsta tillaringtna spetskraft
aumlr 50 kN och maximal totalkraft 75 kN
Trycket som uppstaringr mot spetsen under sondens nedtraumlngning medfoumlr elastiska
sammantryckningar av en tunnvaumlggig cylindrisk mantel placerad omedelbart
ovanfoumlr spetsen (fig 14 a) Dessa elastiska sammantryckningar utnyttjas foumlr
maumltning av spetsmotstaringndet enligt foumlljande Tryckvariationerna faringr paringverka en
foumlrspaumlnd staringltraringd som har faumlsts centralt i axiell led i maumltmanteln Vid belastshy
ning minskas foumlrspaumlnningen och daumlrmed egenfrekvensen i traringden Dessa variashy
tioner i egenfrekvens oumlverfoumlrs till elektriska svaumlngningar av en elektromagnet
och foumlrs upp genom staumlngerna via en maumltkabel till en mottagare vid markytan
Fig 15 visar mottagarenheten som kan anslutas antingen till 220 V eller till
110 V vaumlxelstroumlm (50 Hz) Naumlr stroumlmbrytaren (10) slarings till visar sig paring ljusshy
skaumlrmen (2) en horisontell ljuslinje (fig 14c) Denna linje motsvarar den i
mottagaren befintliga jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngning som aumlr odaumlmpad Ljusshy
bildens skaumlrpa och ljusstyrka kan staumlllas in med rattarna (12) och (13) i fig 15
Maumlttraringden i spetsen svaumlnger endast naumlr den erharingller svaumlngningsimpuls fraringn
mottagarenheten Denna svaumlngning blir daumlmpad (fig 14 b) Svaumlngningsimpulsen
kan regleras (15) antingen manuellt eller automatiskt (fig 15) Intervallet melshy
lan impulserna kan staumlllas in med vred (14) Varje impuls orsakar en vertikal
avlaumlnkning av ljusbilden paring skaumlrmen Naumlr jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngningsfrekvens
har avstaumlmts saring att den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens kommer ljusbilden
att visa en sluten kurva som till foumlljd av maumlttraringdens daumlmpade svaumlngning laringngshy
samt sluter sig och om impulserna upphoumlr aringtergaringr till ett horisontellt streck
Under den tid som staringr till foumlrfogande innan maumlttraringdens svaumlngning helt har daumlmshy
pats maringste jaumlmfoumlrelsetraringdens och maumlttraringdens frekvens avstaumlmmas Detta tillgaringr
saring att man med hjaumllp av dubbelvredet (4) aumlndrar jaumlmfoumlrelsetraringdens frekvens tills
den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens (jfr principskissen i fig 14 e) Frekvensshy
likheten avgoumlrs med ledning av ljusbildens utseende paring ljusskaumlrmen Naumlr de baringda
svaumlngningsroumlrelserna tillsammans genererar en sluten kurva i form av en ellips
eller en cirkel (fig 14 d) som utan gungningar laringngsamt sluter sig aumlr
frekvenserna lika Grovinstaumlllning av frekvensen goumlrs med den undre och fin-
21
7
Fig 15 Maumltinstrument ull Maihak-sondenRecordill11 unit for the JAaihak Static penetrotneter
22
instaumlllning med den oumlvre av dubbel vredets baringda rattar Vanligtvis goumlrs en
bestaumlmning av spetsmotstaringndet per 10 cm neddrivning Neddrivningshastigshy
heten uppgaringr till ca 0 2 mmin
Firma Fugro i Holland har i samarbete med Philips Company konstruerat en
elektronisk trycksond foumlr direkt maumltning och registrering av spetsmotstaringndet
En senare version av sonden maumlter baringde spetsmotstaringnd och lokal mantelfriktion
(De Ruiter 1971) Spetsen skiljer sig i det senare fallet i flera avseenden fraringn 2
Begemanns spets men har liksom denna tvaumlrsnittsarean 10 cm och spetsvinshy
keln 60deg Den saknar daumlremot slaumlppning och aumlr cylindrisk i hela sin laumlngd 2(jfr fig 16) Friktionsmanteln har ytan 150 cm Foumlr maumltning av spetsmotshy
staringnd och lokal mantelfriktion finns i spetsen ett antal traringdtoumljningsgivare vilka
har placerats och kopplats paring saringdant saumltt att endast vertikala krafter maumlts De
spaumlnningsvariationer som orsakas av motstaringndsaumlndringarna i traringdtoumljningsgivarshy
na registreras av maumltinstrument via en Wheatstone-brygga foumlr spetsmotstaringndet
och en foumlr mantelfriktionen Resultatet erharinglls automatiskt som en kontinuerlig
kurva visande spetsmotstaringnd respektive lokal mantelfriktion som funktion av
djupet Signalerna fraringn spetsen foumlrs upp till maumltinstrumentet vid markytan via
en maumltkabel som aumlr traumldd genom de iharingliga staumlngerna Paring senare tid har Fugro
utvecklat ett datasystem vilket goumlr det moumljligt att oumlverfoumlra faumlltresultatet paring
telex till kontoret foumlr uppritning och utvaumlrdering varefter resultatet aringtersaumlnds
till foumlrsoumlksplatsen paring telex
Tre spetsar finns vilka kan anvaumlndas upp till en stoumlrsta kraft av 10 kN 50 kN
(normalspets) respektive 100 kN Foumlr att komma ifraringn foumlrankringsproblemet
har utrustningen monterats paring ett tungt specialfordon vilket enbart genom sin
tyngd ger ett motharingll av 120 - 130 kN
Moumljlighet finns vidare att utrusta Fugro-sonderna med en inklinometer vilken
kan vara av vaumlrde foumlr bedoumlmning av sondens krokighet vid sondering till stora
djup (25 - 30 m)
Fugro har genomfoumlrt en serie foumlrsoumlk daumlr friktionsmanteln placerades paring olika
avstaringnd fraringn spetsen Enligt nuvarande praxis ansluter den ca 14 cm laringnga
friktionsmanteln direkt till spetskonen dvs dess tyngdpunkt aumlr belaumlgen 7 cm
ovanfoumlr konen Vid foumlrsoumlksserien placerades manteln aumlven paring avstaringnden 25
23
7
8
5
3
Friktionsshymantel 4 utbytbar)
3
2
ij--J I
Fig 16 Spets till elektronisk trycksond typ Fugro (1) Konisk spets (10 cm2) (2) lastcell (3) traringdtoumljningsgivare (4) friktionsmantel (5) justeringsring (6) vattentaumlt bussning (7) kabel och (8) anslutning till staumlnger ( ur De Ruiter 1971)
Point of the electric static penetrometer type Fugro (1) Conical point (10 cm2) (2) load cell (3) strain gauges (4) friction sleeve (5) adjustment ring (6) water-proof bushing (7) cable and (8) connection with rods (from De Ruiter 1971)
24
35 65 och 85 cm fraringn konen Haumlrvid framkom att mantelfriktionen aumlr stoumlrst
omedelbart ovanfoumlr spetsen och att den minskar paringtagligt naumlr avstaringndet blir
stoumlrre aumln ca 20 cm (jfr placeringen av Begemanns friktionsmantel) Paring ca 70 cm
avstaringnd fraringn konen var mantelfriktionen endast 20 - 40 av vaumlrdet omedelbart
ovanfoumlr konen Naumlr avstaringndet oumlkades ytterligare kunde en tendens till oumlkad
mantelfriktion maumlrkas Indikationen var dock mycket svag eftersom den baseshy
rades paring endast en maumltpunkt En annan viktig slutsats vid Fugros foumlrsoumlk var att
de nedaringtriktade friktionskrafternas tillskott till det vertikala oumlverlagringstrycket
blev alltmer bestaumlmmande foumlr mantelfriktionens storlek och variation ju laumlngre
bort fraringn konen manteln placerades Foumlr att erharinglla baumlsta moumljliga underlag
foumlr tolkning av jordlagerfoumlljd bedoumlmdes det vara laumlmpligast att placera frikshy
tionsmanteln saring naumlra spetsen som det rent praktiskt aumlr moumljligt dvs motsvashy
rande nuvarande praxis
Vid Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) i Hamburg paringgaringr f n utvecklingen av
en elektronisk trycksond i samarbete med Byggnadsnaumlmndens geotekniska avdelshy
ning i Amsterdam Holland (ingenjoumlr L Kok) Denna trycksond aumlr enligt uppgift
utrustad foumlr maumltning av spetsmotstaringnd lokal mantelfriktion (paring en yta av 2400 cm ) staringnglutning samt porvattentryck paring spetsnivaringn Konens spetsvinkel
aumlr 60deg och dess basdiameter 35 6 mm Spetsmotstaringnd porvattentryck och
staringnglutning maumlts induktivt under det att mantelfriktionen maumlts medelst traringdshy
toumljningsgivare Oumlvre graumlnsvaumlrdet foumlr spetsmotstaringndet uppges vara 50 kN foumlr
mantelfriktionen 125 kPa (motsvarande en kraft av 5 kN) och foumlr porvattenshy
trycket 500 kPa Vidare kan staringnglutningar av upp till 25deg avvikelse fraringn lodshy
linjen maumltas i tvaring mot varandra vinkelraumlta plan
Statisk-dynamiska metoder
J ordlagerfoumlrharingllandena i Mellaneuropa skiljer sig ganska avsevaumlrt fraringn vad som
aumlr normalt i Sverige Ofta kant ex mycket loumlsa jordlager oumlverlagras av mycket
fasta lager Foumlr att foumlrbaumlttra trycksondens nedtraumlngningsfoumlrmaringga har daumlrfoumlr
metoder utvecklats som medger omvaumlxlande statisk och dynamisk sondering
s k statisk-dynamiska sonderingsmetoder
25
Andina-sonden
Den foumlrmodligen mest avancerade metoden i detta sammanhang aumlr av mekanisk
typ och har lanserats och patenterats av Andina i Schweiz Den foumlrekommer
sedan 1967 aumlven i Frankrike genom Sopecaf Company i Lyons Utrustningen aumlr
monterad paring ett specialfordon som enbart genom sin tyngd ger ett motharingll
av 150 kN Enligt ett foumlrfarande som beskrivs naumlrmare nedan utfoumlrs sondeshy
ringen (lastparingfoumlringen) saring laringngsamt att den kan jaumlmfoumlras med ett regelraumltt
belastningsfoumlrsoumlk Enligt ett andra foumlrfarande tillaumlmpas en konstant neddrivshy
ningshastighet av 2 cms
Spetsen som aumlr konisk (fig 17) har diametern 80 mm dvs tvaumlrsnittsytan 250 cm spetsvinkeln 90deg samt en speciell manteldel foumlr maumltning av lokal manshy
telfriktion (yta 628 cm 2) Den egentliga spetsen utgoumlrs av tvaring spetsar en 2central spets med diametern fel 39 mm (12 cm ) som aumlr fast foumlrbunden med
innerstaumlngerna (fel 35 mm) och en yttre koncentrisk spetsdel som foumlrstorar
den centrala spetsen utan att foumlraumlndra dess form Vid tryckning endast paring innershy
staumlngerna vilket blir aktuellt naumlr 80 mm-spetsen inte kan drivas djupare komshy
mer den centrala 39 mm-spetsen att loumlsgoumlras fraringn den stoumlrre spetsen och
sonderingen kan fortsaumlttas tills motstaringndet blir foumlr stort aumlven foumlr denna mindre
spets I detta laumlge kan man oumlvergaring till dynamisk sondering varvid slagningen
utfoumlrs med en 750 kg hejare som faringr falla fraringn 16 cm houmljd Nedtraumlngningen per
slag registreras automatiskt
Med Andina-sonden kan spetsmotstaringndet maumltas dels medan lasten laringngsamt paringshy
foumlrs intill dess spetsen boumlrjar roumlra sig (foumlrsta skedet) dels under det skede
naumlr spetsen oumlvergaringr fraringn roumlrelse till vila (andra skedet) Dessa baringda spetsmotshy
staringnd har visat sig vara i stort sett lika vid sondering i sand- eller grusavlagshy
ringar under det att spetsmotstaringndet i leriga och siltiga jordar alltid aumlr houmlgre
i foumlrsta aumln i andra skedet
Vid den statiska sonderingen med Andina-sonden kan mantelfriktionen laumlngs
friktionsmanteln bestaumlmmas paring mekanisk vaumlg Foumlr avlaumlsning av sonderingsmotshy
staringndet finns en dynamometer avsedd foumlr maumltning av spetsmotstaringnd respektive
totalmotstaringnd samt tvaring dynamometrar foumlr maumltning av lokalt mantelmotstaringnd
respektive totalt mantelmotstaringnd En form av dubbelkontroll existerar genom
moumljligheten att laumlsa av de manometrar som aumlr anslutna till det hydrauliska
systemet foumlr domkrafterna anvaumlnda foumlr nedpressningen
26
----1middotmiddotrr I I I I I I I I I I I I
250mm friktionsshymantel ( 628 cm2 )
Cent ralsp etsdel () 80mm
()35mm( 50 cm2 ) ( innerstaringng)
~ ltgt 39mm ( 12 cm2)
( o) (b)
Fig 17 Princip foumlr anvaumlndning av statisk-dynamisk sond typ Andina a) Vid normalt spetsmotstaringnd b) Vid stort spetsmotstaringnd (spetsen kan aumlven hejas ned)
Mode of using the static-dynamic penetrometer type Andina a) At normal cone resistance b) At arge cone resistance (the cone can also be hammered down)
27
Summary
The article describes the most important static penetration methods used at
present both in Sweden and abroad The old Dutch cone penetration method
commonly regarded as the prototype for the further developments of penetromshy
eters is described more in detail
The basic research in Sweden started in the beginning of 1940 but the main
contributions have been made ltluring the last two decades Today three lines of
concepts are followed by the manufacturers The most common static penshy
etrometer in Sweden is a mechanical device type Nilcon which is supplied
with an axial play just above the point This play makes it possible to separate
the skin friction from the cone resistance at desired levels Another Swedish
mechanical penetrometer evaluating the point resistance was developed by the
Swedish Geotechnical Institute A characteristic feature of this method is that
the rod is rotated ltluring the penetration while the ratio between the rotational
and penetrating velocity is held constant An electric penetrometer developed
by Borros AB measures the point resistance by means of a number of strain
gauges located in the point The strain gauges are connected to an amplifier
anda recording unit at the ground surface More recently a so-called acoustical
penetration method has been developed by Geotech AB Signals from the point
are here after amplification transmitted wirelessly to the receiver unit at the
ground surface This latter method is described in a separate article (by P J onell)
The foreign penetrometers described herein are (1) The Dutch penetrometer
including the Begemann friction jacket cone and the special point used in Belgium
for the Dutch penetrometers (2) the Haefeli-Fehlmann penetrometer (3) the
Maihak (Degebo) electric penetrometer (vibrating strings) (4) the Fugro electric
penetrometer which measures both point resistance and local friction II by means
of strain gauges and (5) an electric penetrometer under development by Hottinger
Baldwin Messtechnik in Hamburg Furthermore (6) the static-dynamic penetromshy
eter type Andina is described
28
Referenser
DE RUITER J 1971 Electric penetrometer for site investigations
J Soil Mech a Found Div Proc ASCE Vol 97 No SM2 p 457-472
DIN 4094 1964 Baugrund Ramm- und Drucksondiergeraumlte Abmessungen und
Arbeitsweise der Geraumlte Bl 1 Mai 1964
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice Elsevier Publ Co
Amsterdam p 1-91
29
TOLKNING AV TRY CKSONDERINGSRESULTAT
OumlVerdirektoumlr Bengt B Broms Statens Geotekniska Institut
Inledning
Trycksondering som aumlr en statisk sonderingsmetod liksom viktsondering
anvaumlnds i relativt stor utstraumlckning i Sverige fraumlmst vid oumlversiktliga undersoumlkshy
ningar foumlr att uppskatta jordlagerfoumlljd de olika lagrens utstraumlckning och
homogenitet samt foumlr att faring en uppfattning om jordens fasthet Undersoumlkningarna
kompletteras som regel med provtagning foumlr att faststaumllla jordlagrens sammanshy
saumlttning haringllfasthet och deformationsegenskaper En stor foumlrdel med tryckshy
sondering i jaumlmfoumlrelse med maringnga andra sonderingsmetoder aumlr att man erharingller
en automatisk kontinuerlig registrering av sondmotstaringndet Om mantelfriktionsshy
maumltning utfoumlrs samtidigt saring att spetsmotstaringndet kan saumlrskiljas vilket behandshy
las i det foumlljande oumlkas moumljligheten att avgoumlra jordlagrens sammansaumlttning
I Mellaneuropa brukas trycksondering framfoumlrallt vid detaljundersoumlkningar i
fraumlmst friktionsjord Sonderingsresultaten anvaumlnds daumlr i huvudsak vid beraumlkshy
ning av plattors och paringlars brottslast och saumlttning
En oumlversikt av olika sonderingsmetoder och tolkningen av foumlrsoumlksresultaten ges
i The Penetrometer and Soil Exploration av Sanglerat (1972) och i Dynamic
and Static Sounding of Soils in Engineering Geology av Bondarik (1967) I den
senare boken summeras fraumlmst rysk erfarenhet Svenska erfarenheter med
trycksondering har sammanfattats bl a av Kallstenius (1969) och Bergdahl (1969)
och norska erfarenheter av Andresen (1969) Foumlreliggande uppsats som delvis
bygger paring studier av ovanstaringende tvaring boumlcker och annan litteratur ger en oumlvershy
sikt av trycksonderingens anvaumlndning vid bedoumlmning av plattors och paringlars baumlrshy
foumlrmaringga jaumlmte utvaumlrdering av saumlttningar
Trycksondering i friktionsjord
Vid trycksondering i friktionsmaterial med konstant relativ lagringstaumlthet oumlkar
det specifika spetsmotstaringndet med djupet under markytan ned till ett visst kritiskt
30
djup saringsom paringvisats bl a av Kerisel (1961) och Vesic (1964) Foumlrsoumlk har visat
att det kritiska djupet bl a oumlkar med oumlkad relativ lagringstaumlthet Det kritiska
djupet torde emellertid aumlven paringverkas av friktionsjordens gradering och kornshy
storlek Dessutom inverkar spetsdiametern hos sonden
Under det kritiska djupet aumlr spetsmotstaringndet i stort sett konstant och oberoende
av djupet och av spetsdiametern saringsom visas i fig 1 Spetsmotstaringndet paringverkas
daumlr av foumlrutom jordens relativa lagringstaumlthet aumlven av oumlverlagringstrycket
jordens deformationsegenskaper det ursprungliga spaumlnningstillstaringndet och de
enskilda jordpartiklarnas haringllfasthet (Naumlr spetsmotstaringndet i sand oumlverstiger
ca 10 il 20 MNm2 boumlrjar sandpartiklarna att krossas vid sondspetsen)
Schultze amp Melzer (1965) rapporterar att oumlverlagringstrycket har en relativt
stor inverkan paring sondmotstaringndet Foumlrsoumlk har vidare visat att det ej raringder naringgot
enkelt samband mellan relativ lagringstaumlthet och sondmotstaringnd saringsom paringpekats
exempelvis av Muhs (1966) Kahl et al (1968) rapporterar att vid samma relashy
tiva lagringstaumlthet aumlr sondmotstaringndet houmlgre foumlr ensgraderad (sorterad) aumln foumlr
vaumllgraderad (osorterad) friktionsjord utom naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr
houmlg (Drgt 0 75)
Vid sondens nedtraumlngning under det kritiska djupet packas jorden kring sonden
varvid jordens volym minskar Jorden intill sondspetsen roumlr sig daumlrvid i huvudshy
sak nedaringt och i sidled Volymminskningen svarar mot sondspetsens och sondshy
staringngens totala volym under markytan Oumlver det kritiska djupet roumlr sig jorden
daumlremot aumlven upparingt mot markytan Daumlrigenom faringr jordens deformationsegenskashy
per stoumlrre inverkan paring sonderingsmotstaringndet under det kritiska djupet aumln oumlver
detta
Den ryske forskaren Durante (Bondarik 1967) har i sand undersoumlkt inverkan av
oumlverlagringstrycket paring det kritiska djupet och paring sonderingsmotstaringndet Sondeshy
ring med en dynamisk sonderingsmetod utfoumlrdes efter det att sanden schaktats
bort till 10 m djup Detta resultat jaumlmfoumlrdes med sonderingsmotstaringndet foumlre
avschaktningen Durante fann att sonderingsmotstaringndet efter avschaktning
minskade kraftigt naumlrmast den avschaktade ytan ned till ca 40 cm djup Daumlrshy
under svarade sondmotstaringndet mot det som uppmaumlttes foumlre avschaktningen paring
samma nivaring Samma effekt torde foumlreligga vid trycksondering Liknande resulshy
tat har foumlr viktsondering rapporterats av Dahlberg (1972)
31
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
20 40
2
Ec 4 g- Cl 0 middot~ a00 0
oo N
6 () -J Il Il
amp 0[t LO
8
Fig 1 Spetsmotstaringndet vid sondering i sand vid olika relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance in sand at different relative density (after Kerisel 1957)
Spaumlnningsoumlkning Stress increase
Fig 2 Spaumlnningsoumlkning fraringn friktionshylsa vid sondspetsens nivaring (efter Raedschelders 1961)
Stress increase caused by friction sleeve located at the level of the sounding cone (after Raedschelders 1961)
32
Grundvattenytans laumlge paringverkar sonderingsmotstaringndet saringsom paringpekats av Schultze amp Melzer (1965) Naumlr grundvattennivaringn passerades observerade de att sonderingsmotstaringndet minskade Liknande observationer har aumlven gjorts av Weiss (1964) Skillnaden i sondmotstaringnd mellan fuktig och vattenmaumlttad sand minskade med oumlkat oumlverlagringstryck och oumlkad relativ lagringstaumlthet
Geuze (1953) har undersoumlkt penetrationshastighetens inflytande paring sondmotstaringnshydet i sand Maximalt uppskattades denna inverkan till ca 7 vid en tiofaldig
oumlkning av penetrationshastigheten Kerisel (1961) och Jezequel (1969) rapporshy
terar att penetrationshastigheten ej hade naringgon inverkan i sand oumlver grundvattenshyytan Under grundvattenytan sjoumlnk daumlremot sondmotstaringndet med ca 20 naumlr nedshytryckningshastigheten oumlkade tio garingnger Vad som kan ha orsakat denna minskning av sonderingsmotstaringndet aumlr ej angivet Det aumlr moumljligt att de houmlga porvattenoumlvershytryck som erharinglls naumlr lagringstaumltheten aumlr laringg kan ha inverkat
Enligt Eide (1956) kan lagringstaumltheten foumlr sand uppskattas ur resultaten fraringn trycksondering enligt foumlljande tabell
Tabell 1 Samband mellan lagringstaumlthet och spetsmotstaringnd (efter Eide 1956)
Lagringstaumlthet Spetsmotstaringnd MNm2 (kpcm2)
Mycket loumlstlagrad lt 25 (lt25)
Loumlstlagrad 25- 50 (25- 50)
Medelfast lagrad 50-100 (50-100)
Fast lagrad 100-200 (100-200)
Mycket fastlagrad gt200 (gt200)
Meyerhof (1956) har foumlr sand angivit foumlljande samband mellan lagringstaumlthet (Dr) sondmotstaringnd vid resp SPT-foumlrsoumlk (Standard Penetration Test) N-tal tryckshysondering (hollaumlndsk sond) och materialets inre friktionsvinkel (ej))
33
Tabell 2 Samband mellan lagringstaumlthet sondmotstaringnd och inre friktions-vinkel (efter Meyerhof 1956)
Lagring Relativ Sonderings- Spetsmotstaringnd Inre friktions-lagrings- motstaringnd vid vid tryckson- vinkel taumlthet SPT-foumlrsoumlk dering cp grader D slag305 cm MNm
2 2r
(12~ (kpcm )
Mycket loumls lt02 lt4 lt20 (lt20) lt30
Loumls 02-04 4-10 20- 40 (20- 40) 30-35
Normal 04-06 10-30 40-120 (40-120) 35-40
Fast 0 6-08 30-50 120-200 (120-200) 40-45
Mycket fast gt08 gt50 gt200 (gt200) gt45
Foumlr siltig sand boumlr den inre friktionsvinkeln enligt Meyerhof minskas med
5 grader medan den foumlr sandigt grus boumlr oumlkas med 5 grader Senare undersoumlkshy
ningar har emellertid visat att spetsmotstaringndet ej enbart paringverkas av jordens
relativa lagringstaumlthet och inre friktionsvinkel Foumlrsiktighet boumlr saringledes iaktshy
tagas naumlr de av Meyerhof foumlreslagna sambanden anvaumlnds vid beraumlkning av exemshy
pelvis plattors och paringlars baumlrfoumlrmaringga En indelning som liknar dem som diskushy
terats av Eide och Meyerhof enligt ovan har foumlreslagits av Kahl amp Muhs (1952)
En viktig faktor som inverkar paring utvaumlrderingen av relativ lagringstaumlthet aumlr det
houmlga horisontaltryck som erharinglls i jorden vid packning och vid foumlrbelastning
Detta medfoumlr att sondmotstaringndet i ett saringdant material vid samma relativa lagshy
ringstaumlthet blir houmlgre aumln i naturligt lagrad och ej foumlrbelastad jord Denna skillshy
nad aumlr av stor betydelse bl a vid packningskontroll i faumllt
Trycksondering i kohesionsjord
Trycksondering aumlr ej saumlrskild vaumll laumlmpad till att bestaumlmma kohesionsjords
skjuvharingllfasthet Som regel kan endast en grov uppskattning goumlras Det registreshy
rade sondmotstaringndet blir ofta alltfoumlr laringgt vilket goumlr bestaumlmningen osaumlker om ej
en spets med stor area anvaumlnds Dessutom har foumlrsoumlk visat att saringdana faktorer
som nedtryckningshastighet spetsens form och lerans sensitivitet paringverkar
sonderingsmotstaringndet
J ezequel (1969) har i lera undersoumlkt bl a nedtryckningshastighetens inverkan paring
34
sondmotstaringndet (spetsmotstaringndet) Detta motstaringnd oumlkade i loumls lera med upp till 35 h 45 naumlr nedtryckningshastigheten oumlkade tio garingnger fraringn 0 6 mmin till 6 mmin Foumlr fast lera var aumlndringen obetydlig Thomas (1965) fann dock att penetrationsmotstaringndet foumlr den fasta s k Londonleran oumlkade naringgot med oumlkad penetrationshastighet Vid foumlrsoumlk utfoumlrda av Ladanyi amp Eden (1969) i loumls lera med houmlg sensitivitet erhoumllls en genomsnittlig oumlkning av 7 5 vid en tiofaldig oumlkning av nedtryckningshastigheten
Sanglerat (1972) anger att spetsvinkeln hos sondspetsen har betydelse endast naumlr spetsmotstaringndet aumlr mindre aumln 2 MNm2
Thomas (1965) har funnit att spetsens diameter i foumlrharingllande till staringngdiametern har relativt stor inverkan paring sondmotstaringndet Han har rapporterat att det specifika spetsmotstaringndet i relativt fast lera blir laumlgre om spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern aumln om den aumlr lika med staringngdiametern Kallstenius (1969) paringpekar att det uppmaumltta spetsmotstaringndet foumlr loumls lera till och med kan bli negativt om tung borrvaumltska anvaumlnds vid sondering och spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern
Foumlr kohesionsjord visar foumlrsoumlk att spetsmotstaringndet q8tatt normalt varierar spe s mellan 10 c och 20 c daumlr c aumlr lerans skjuvharingllfasthet under odraumlnerade foumlr-u u u haringllanden (extremvaumlrden 5 c resp 25 c ) Ett genomsnittsvaumlrde representeraru u sambandet qstatt = 15 c (Sanglerat 1972) Foumlr Londonlera fann Thomas (1965)tat spe s u att qsspe t s = 18 c Meigh amp Corbett (1970) erhoumlll vaumlrdet 16 paring kvoten qstatt c u spe s u naumlr sonderingsresultaten jaumlmfoumlrdes med resultaten fraringn vingborrfoumlrsoumlk Kerisel amp Adam (1969) rapporterar ett spetsmotstaringnd som foumlr halvfast lera och silt var 12 c till 15 c medan motstaringndet foumlr mycket fast lera var 35 c u u u Kallstenius (1969) fann att spetsmotstaringndet i loumls lera i genomsnitt motsvarade 15 c och att baumlrfaktorn N (kvoten qstatt c ) sjoumlnk med oumlkad spetsdiameter ochu c spe s u med oumlkad mantellaumlngd Vid Kallstenius undersoumlkningar bestaumlmdes skjuvharingllfast-heten genom konfoumlrsoumlk Vid lera med houmlg sensitivitet kan sondmotstaringndet emellershytid vara betydligt mindre aumln de ovan angivna vaumlrdena (Ladanyi amp Eden 1969)
Vaumlrdet paring baumlrfaktorn N c varierade vid dessa foumlrsoumlk mellan 5 5 och 8
Foumlrsoumlksresultatenrapporterade exempelvis av Kerisel amp Adam (1969) visar att kvoten qstatt c tenderar att oumlka med oumlkad skjuvharingllfasthet Denna oumlkning aumlrspe s u troligen fraumlmst beroende av svaringrigheter att bestaumlmma den odraumlnerade skjuv-haringllfastheten c Den skjuvharingllfasthet som erharinglls exempelvis ur enaxliga tryckshyu foumlrsoumlk paring laboratoriet blir ofta alltfoumlr laringg vid houmlg skjuvharingllfasthet beroende paring att leran inneharingller sprickor Vid enaxliga tryckfoumlrsoumlk foumlljer brottytan saringdana
35
sprickor i provet Sprickornas orientering och antal har daumlrvid stor inverkan
Vid trycksondering sker brottet laumlngs en paringtvingad brottyta vars laumlge ej i naringgon
stoumlrre utstraumlckning paringverkas av foumlrekomsten av sprickor Daumlrvid blir det
ospruckna lermaterialets haringllfasthet avgoumlrande foumlr sondmotstaringndet
Det teoretiska vaumlrdet paring baumlrfaktorn N baserad paring plasticitetsteorin och saringledes C
paring kvoten qstatt c aumlr 9 0 Det relativt houmlga vaumlrdet som erharinglls fraringn sonde-spe s u middot
ringsfoumlrsoumlk (qstatt = 15 c ) kan delvis foumlrklaras av att deformationshastighetenspe s u
vid sondering aumlr ca 100 garingnger houmlgre aumln den som gaumlller normalt vid vingborr-
foumlrsoumlk (Meigh amp Corbett 1970) Dessa foumlrfattare paringpekar dessutom det faktum
att adhesionen laumlngs sondens mantelyta mellan sondspetsen och den punkt daumlr
spetsmotstaringndet maumlts eller laumlngs den krage som finns paring vissa sondspetsar
paringverkar det beraumlknade nominella spetsmotstaringndet Denna effekt aumlr speciellt
stor vid hollaumlndsk trycksond
Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd
Olika metoder finns foumlr att saumlrskilja spetsmotstaringnd fraringn mantelfriktion i frikshy
tionsjord eller fraringn mantelkohesion i kohesionsjord Ett intensivt utvecklingsshy
arbete paringgaringr f n i Sverige i denna fraringga Mantelmotstaringndet kan maumltas antingen
laumlngs hela sondstaringngen eller lokalt intill sondspetsen Maumltningen kan ske i en
speciell maumltdel (friktionshylsa) bull
Vid trycksond typ Nilcon som aumlr foumlrsedd med glappkoppling intill spetsen
bestaumlms mantelmotstaringndet som utvecklas laumlngs hela sondstaringngen genom att
man paring provningsdjupet foumlrst drar upp sondstaringngen en viss straumlcka och sedan
maumlter den kraft som fordras foumlr att aringterigen trycka ned staringngen till foumlregaringende
nivaring I de flesta fall torde uppdragningen foumlrorsaka en minskning av mantelshy
motstaringndet paring grund av den oumlkade omroumlrningen i kohesionsjord och det oumlkade
haringlrummet runt sondstaringngen paring grund av packningen i friktionsjord I en del
fall kan dock mantelmotstaringndet oumlka paring grund av den temporaumlra uppdragningen
eftersom man i vissa fall efter avdrag foumlr mantelmotstaringnd kan erharinglla ett negashy
tivt spetsmotstaringnd Vanligtvis anvaumlnds dock ej mantelmotstaringndet vid utvaumlrdeshy
ringen av trycksonderingsresultaten
Vid trycksond typ SGI roteras sondstaringngen samtidigt som den trycks ned
Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att rotera sondstaringngen
36
aumlr det moumljligt att utvaumlrdera mantelfriktionen Spetsmotstaringndet registreras
automatiskt med hjaumllp av en mekanisk skrivare som en funktion av djupet
Maximal neddrivningskraft aumlr 10 kN
Mantelmotstaringndet intill sondspetsen kan vid hollaumlndsk trycksond bestaumlmmas med hjaumllp av en saumlrskild friktionshylsa som aumlr placerad ovanfoumlr spetsens kragshy
formade del Mantelfriktionen bestaumlms genom att foumlrst trycka ned spetsen varshy
vid spetsmotstaringndet maumlts Daumlrefter trycks spetsen och friktionshylsan ned sam-
tidigt och summan av mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd maumlts Mantelmotstaringnshy
det antas motsvara skillnaden mellan de tvaring maumltningarna Detta foumlrfarande paringshy
verkar emellertid det beraumlknade mantelmotstaringndet
Trycks hylsa och spets ner samtidigt blir naumlmligen spetsmotstaringndet som regel houmlgre aumln om de trycks ner var foumlr sig Mantelfriktionen laumlngs hylsan oumlkar naumlmshy
ligen oumlverlagringstrycket vid spetsens nivaring och daumlrmed spetsmotstaringndet saringsom
illustreras i fig 2 (Raedschelders 1961) Sanglerat (1972) har uppskattat oumlkshyningen av spetsmotstaringndet till 8 ~ 10 naumlr friktionshylsa och spets trycks ner
samtidigt Dessa resultat pekar paring att mantelmotstaringndet oumlverskattas med det
foumlrfarande som tillaumlmpas i Holland
Under senare aringr har utvecklats trycksonder daumlr spetsmotstaringndet och mantelmotshy
staringndet maumlts separat intill sondspetsen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare Ett
exempel paring en saringdan trycksond aumlr den som har utvecklats av Borro AB
Foumlrutom de ovannaumlmnda sonderna finns en hollaumlndsk (Fugro) och en fransk
(Andina) trycksond dar mantelmotstaringndet maumlts separat Vid den senare sonden
maumlts mantelmotstaringndet med hjaumllp av en separat belastningsring (Sanglerat 1972)
Maumltningar visar att mantelmotstaringndet i sand aumlr som regel stoumlrst alldeles ovanfoumlr sondspetsen Det specifika mantelmotstaringndet minskar i de flesta fall allteftersom
sonden traumlnger ned i jorden Denna minskning kan bero paring att sondharinglet foumlrstoras naringgot under nedtryckningen genom att sondstaringngen ofta aumlr naringgot krokig I extrem-
fall kan aumlven det totala mantelmotstaringndet minska med oumlkat djup beroende paring att
exempelvis en sten framfoumlr sondspetsen foumlljer med vid sonderingen och foumlrstorar sondharinglet Ett saumltt att minska staringngfriktionen och att oumlka nedtraumlngningen av sonshy
den samt att underlaumltta maumltningen av mantelmotstaringndet naumlrmast sondspetsen aumlr att paring jaumlmna avstaringnd punktvis oumlka staringngdiametern saring att borrharinglet foumlrstoras
37
Maumlthylsans placering i foumlrharingllande till spetsen paringverkar mantelfriktionen intill
ett avstaringnd som aumlr beroende bl a av jordens inre friktionsvinkel Foumlr att faring j aumlmshy
foumlrbara vaumlrden paring mantelfriktionen boumlr denna maumltas alldeles intill sondspetsen
Paring detta saumltt skulle erfarenhet som tidigare erharingllits med bl a hollaumlndsk sond
kunna utnyttjas vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksresultaten
I fig 3 visas hur mantelfriktionen vid hollaumlndsk sond varierar vid olika jordshy
material och spetsmotstaringnd (Begemann 1965 a) Man kan se att mantelfriktionen
minskar i foumlrharingllande till spetsmotstaringndet ju groumlvre jordmaterialet aumlr Genom
att samtidigt maumlta spetsmotstaringnd och mantelfriktion aumlr det saringledes moumljligt att
bedoumlma sammansaumlttningen av jordmaterialet intill sondspetsen De av Begeshy
mann angivna sambanden kan emellertid endast anvaumlndas foumlr naturligt avlagrade
jordar under grundvattenytan
Jaumlmfoumlrelser av Sanglerat (1972) med belastningsfoumlrsoumlk har dessutom visat att
de samband som angivits av Begemann (1965 a) foumlr sand och grus aumlr ca 50 foumlr
houmlga foumlr att direkt kunna anvaumlndas foumlr att beraumllrna paringlars baumlrfoumlrmaringga
Enligt Sanglerat (1972) gaumlller foumlljande samband mellan jordart sondmotstaringnd
och kvoten mellan mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd
Tabell 3 Samband mellan spetsmotstaringnd mantelfriktion och jordmaterialets sammansaumlttning (efter Sanglerat 1972)
o statt Mantelmotstaringnd JordartSpetsmotstand qspe s spetsmotstaringnd 2 2 fstat stat(MNm ) (kpcm ) mantel qspets
lt30 lt 30 lt o 001 Loumlst lagrat grus
gt30 gt 30 gt 0006 Sand med snaumlckskal
gt 30 gt 30 0 006-0 02 Sand och grus
gt30 gt 30 002 -004 Siltig sand sandig silt lerig sand och silt
gt 30 gt 30 004 -008 Lera
lt 06 lt6 gt006 Organisk lera torv gyttja och dy
38
30 ~----------------~
N E z 20 Finjordsholt I
(IJ () (lt 16]-l)
-0 C C 0 oo ll ll middot-
ll0 QJE _ 10 ll
-+- C (IJ middot-0 0 (J) 0
0 0 ~1 ~2 ~3 ~4
Mantelfriktion MNm2 Skin friction resistance
Fig 3 Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelfriktion vid hollaumlndsk sond vid olika jordmaterial (efter Begemann 1965)
Relationship between point resistance and skin friction resistance for the Dutch cone penetrometer (after Begemann 1965)
4
A
bull I Po
Ht bull 4 b Igt
Bl l1 1
Fig 4 Definition av oumlverlagringstryck och plattbredd
Definition of overburden pressure and slab width
39
st staMan kan se ur denna tabell att kvoten f att q tt oumlkar med minskad kornshyman e1 spe s storlek Ovanstaringende indelning kan emellertid ej anvaumlndas vid lera eller silt naumlr
dessa jordars sensitivitet aumlr houmlg
Vesic (1967) rapporterar att kvoten fstatt qstatt varierar foumlr sand mellan man e1 spe s 0 006 och 0 0165 Schmertmann (1970) erhoumlll foumlr sand vaumlrden mellan 0 005 och
0 020 Schmertmann (1970) har foumlreslagit foumlljande utvaumlrdering
Tabell 4 Variation av fstatt qstatt vid olika relativ lagringstaumlthet (efterman e1 spe s
Schmertmann 1970)
Sand Loumls Normal Fast
Relativ lagringstaumlthet (D ) 03 06 09r
J ordtryckskoefficient (K) 1 2 4
2Sondmotstaringnd MN m 2 8 22 stat
(qspets) 2Mantelfriktion MNm 0033 0067 0075
(fstat )mantel
fstat stat 160 1120 1165mantel qspets
Emellertid paringverkar friktionshylsans utformning foumlrharingllandet mellan mantelfrikshy
tion och spetsmotstaringnd saringsom framharingllits tidigare
Dimensionering av plattor med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering anvaumlnds i Mellaneuropa i stor utstraumlckning vid dimensionering
av plattor och paringlgrundlaumlggningar Det aumlr rimligt att trycksondering borde kunna
anvaumlndas aumlven i Sverige foumlr att uppskatta saumlttningar av plattor och paringlgrupper
grundlagda paring friktionsjord
Vid dimensionering av plattor liksom av paringlgrupper skall grundkonstruktionen
dels uppfylla kravet att saumlkerheten mot brott (kollaps) aumlr tillraumlckligt houmlg och att
saumlttningarna vid normala belastningsfall ej blir saring stora att den ovanliggande
40
konstruktionen skadas Normalt vaumlljs en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 med
avseende paring grundkonstruktionens brottsaumlkerhet Vid grundlaumlggning paring plattor
blir dock som regel de saumlttningar som kan tillaringtas vid normala belastningsfall
utslagsgivande vid dimensioneringen naumlr plattbredden aumlr stoumlrre aumln ca 1 m
Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning (tillaringtet grundtryck) foumlr plattor paring
sand tillaumlmpas i Kanada i vissa fall den grova tumregeln
stat qspets
Enligt Sanglerat (1972) kan man vid dimensionering av plattor paring sand tillaringta ett
betydligt houmlgre grundtryck aumln det ovan angivna vaumlrdet Sanglerat rekommenderar
ett tillaringtet grundtryck som aumlr en tiondel av spetsmotstaringndet vid statisk sondering
dvs
1 stat qtill = 10 qspets
Ovanstaringende samband kan enligt Sanglerat aumlven anvaumlndas foumlr fast lera och sandig
lera
Sanglerat anger aumlven den tumregeln att saumlttningar ej utgoumlr naringgot problem naumlr sta 2
spetsmotstaringndet q tt gt 1 2 MNm Man boumlr emellertid vara foumlrsiktig naumlr spe s
man anvaumlnder dessa grova tumregler utanfoumlr geografiska omraringden foumlr vilka de
har utvecklats innan man faringtt tillraumlcklig erfarenhet om resp metoders tillaumlmpshy
barhet Sanglerats tumregler torde emellertid ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnshy
ning saringsom naumlmns i det foumlljande
Plattors brottlast
Plattors brottlast beraumlknas som regel ur den generella ekvationen (bl a Terzaghi
1943 Meyerhof 1951)
daumlr K Ky och K aumlr faktorer som aumlr beroende av fundamentets form N NyC q C
och Nq aumlr baumlrfaktorer som aumlr beroende av jordens inre friktionsvinkel cp Baumlr
fundamentets bredd och p aumlr oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn enligt0
fig 4 Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning vaumlljs vanligtvis en saumlkerhetsfakshy
tor med avseende paring brottlasten som aumlr lika med 3 0
41
Foumlr friktionsjord (c=o) foumlrenklas ovanstaringende ekvation till
Muhs amp Weiss (1971) rapporterar foumlr finsand mellansand och grusig sand foumlljande st 2
samband mellan baumlrfaktorerna Ny och N och sondmotstaringndet q att (MNm )q ~es
N = 6 3 qstat -5 och y spets
= 9 qstatN 5 1 q spets -
Spridningen i foumlrsoumlksresultaten var relativt liten troligen fraumlmst beroende paring att
endast naringgra faring jordmaterial har undersoumlkts De av Muhs och Weiss angivna samshy
banden boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas med foumlrsiktighet och endast foumlr grova oumlverslagsberaumlkshy
ningar om de tillaumlmpas paring andra jordmaterial aumln de som undersoumlkts
De Beer (1963) har framharingllit den minskning av jordens inre friktionsvinkel och av
brottlasten som sker naumlr belastningen oumlverstiger ca 10 MNm2
och jordpartiklarna
boumlrjar krossas Denna minskning aumlr av betydelse vid utvaumlrdering av baumlrfaktorerna
Ny och Nq
Foumlr kohesionsjord ( cp = o) erharinglls foumlljande samband eftersom Ny= 0 Nq = 1 0
och Kq =10
q -KcN +pbrott - c u c o
Foumlr en kvadratisk platta (K = 1 3) och en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 foumlrenklas C
ovanstaringende ekvation till
och foumlr en laringngstraumlckt platta (K = 1 0) till C
Jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet c erharinglls ur sambandet u
1 stat cu = 15 q spets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet mellan grundlaumlggningsnivaringn och spe s
ett djup under denna nivaring som motsvarar 2B daumlr B aumlr plattbredden Eftersom
42
sambandet mellan sondmotstaringnd och skjuvharingllfasthet aumlr osaumlkert blir aumlven beraumlkshy
ningen av brottlasten osaumlker naumlr det ovannaumlmnda sambandet anvaumlnds
Plattors saumlttningar
En plattas saumlttning beraumlknas som regel genom att man delar in jorden under
plattan i snitt Daumlrefter uppskattas saumlttningen foumlr varje snitt fraringn den beraumlknade
spaumlnningsoumlkningen i jorden enligt Boussinesqs spaumlnningsekvation och fraringn jorshy
dens kompressionsmodul Kompressionsmodulen erharinglls ur resultaten fraringn
trycksondering kompressometerfoumlrsoumlk enligt SGI pressiometerfoumlrsoumlk eller
oumldometerfoumlrsoumlk Vanligtvis bestaumlms kompressionsmodulen med flera olika
metoder Den baumlsta uppskattning av saumlttningarnas storlek i kohesionsjord ershy
haringlls som regel fraringn oumldometer- och pressiometerfoumlrsoumlk Resultaten fraringn
kompressometer- och pressiometerfoumlrsoumlk blir osaumlkra foumlr sand och grus under
grundvattenytan Denna osaumlkerhet foumlrorsakas fraumlmst av svaringrigheter att erharinglla
ostoumlrda prover foumlr kompressometerfoumlrsoumlken och att foderroumlr eller borrvaumltska
(bentonit) erfordras foumlr att haringlla borrharinglet oumlppet vilket kan paringverka pressioshy
meterresultaten Foumlr sand och grus under grundvattenytan torde en saumlttningsshy
beraumlkning baserad paring resultat fraringn trycksondering ge en baumlttre oumlverensstaumlmmelshy
se med uppmaumltta saumlttningar aumln kompressometer- eller pressiometerfoumlrsoumlk
Det existerar foumlr naumlrvarande tre olika metoder foumlr att beraumlkna saumlttningar i sand
ur resultaten fraringn sonderingsfoumlrsoumlk naumlmligen Meyerhofs metod Buisman-De
Beers metod och Schmertmanns metod
Me_yerhofs metod Denna metod (Meyerhof 1965) foumlr beraumlkning av saumlttningar i
friktions jord baseras paring det samband mellan grundtryck saumlttning och resultat
fraringn Standard Penetration Test (SPT-foumlrsoumlk) som foumlreslagits av Terzaghi amp
Peck (1948) Meyerhof utgaringr ifraringn att qstatt = 0 4 N daumlr qstatt aumlr spetsmot-2 ~es ~es
staringndet (MNm ) vid statisk sondering och N (antal slag30 5 cm sjunkning) aumlr
sondmotstaringndet vid SPT-foumlrsoumlk Meyerhof foumlreslaringr foumlljande ekvationer foumlr beshy
raumlkning av det tillaringtna grundtryck som motsvarar en uppskattad stoumlrsta totalshy
saumlttning av 2 5 cm och en uppskattad stoumlrsta saumlttningsskillnad av 1 8 cm
stat qspets
qtill = foumlr B ~ 12 m och30
stat (1 + 0 3 ) 2 qspets B
foumlr B gt 12 m50
43
eller
stat qspets
qtill = foumlr plattor med normal bredd40
daumlr B aumlr plattbredden (m) och qstatt aumlr det genomsnittliga spetsmotstaringndet fraringn spe s
grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup som motsvarar plattbredden B Tillaringtet
grundtryck reduceras med 50 om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen vid eller oumlver
grundlaumlggningsnivaringn Om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen mellan grundlaumlggningsshy
nivaringn och ett djup 15 B under grundlaumlggningsnivaringn reduceras det tillaringtna grundshy
trycket raumltlinjigt
Det aumlr av intresse att jaumlmfoumlra de uttryck som foumlreslagits av Meyerhof med
Sanglerats ovannaumlmnda tumregel Man kan se att den sistnaumlmnda ger en tillaringten
grundparingkaumlnning som aumlr tre till fyra garingnger stoumlrre aumln den som erharinglls enligt
Meyerhofs mera noggranna beraumlkningsmetod Det boumlr dock paringpekas att Terzaghi
och Pecks beraumlkningsmetod som Meyerhofs metod grundar sig paring i genomsnitt
ger en saumlttning som aumlr ca 30 till 50 av den uppskattade maximala totalsaumlttshy
ningen (25 cm) Jaumlmfoumlrelser av Schmertmann (1970) mellan beraumlknade och uppshy
maumltta saumlttningar visar att saumlttningarna fraumlmst foumlr smaring plattor oumlverskattas enligt
Meyerhofs beraumlkningsmetod medan saumlttningarna foumlr stora plattor kan undershy
skattas Sanglerats tumregel torde daumlrfoumlr ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnning
Buisman-De Beers metod Vid beraumlkningar av saumlttningar i friktionsjord fraumlmst
foumlr loumlst lagrad sand utgaringr man i Holland och Belgien fraringn den konventionella
ekvationen
Lih C C log ( v o
I
~ Ao)h= 1 + e oo0
daumlr (Lihh) aumlr jordens relativa hoptryckning C och e aumlr jordens kompressions-c 0
index resp portal o och Licr aumlr effektivtrycket foumlre belastning resp effektiva 0
spaumlnningsoumlkningen Denna ekvation kan omskrivas till
I I
aringh = 23 1 (cro +10)h C og
00
daumlr C aumlr en koefficient som aumlr lika med 2 3 (1 + e )C Naumlr spaumlnningsoumlkningen0 C
1 o aumlr liten i foumlrharingllande till u kan ovanstaringende ekvation foumlrenklas till 0
44
1h I 1- = ~ o C Cl = 11v Mh 0
daumlr M aumlr den s k kompressionsmodulen Ovanstaringende ekvation angavs foumlrst av
Buisman (De Beer 1967)
Vid saumlttningsberaumlkningar enligt Buisman-De Beers metod antas att spaumlnningsshy
foumlrdelningen under en belastad platta aumlr jaumlmn Foumlr en stel platta motsvarar
medelsaumlttningen den som beraumlknas foumlr en boumljlig platta med konstant kontakttryck
i den karakteristiska punkten Vidare bortses fraringn de deformationer som erharinglls
under den nivaring daumlr spaumlnningsoumlkningen i jorden aumlr mindre aumln 10 av det ursprungshy
liga oumlverlagringstrycket
Buisman (De Beer 1967) har foumlreslagit foumlljande samband mellan kompressionsshy
modulen M och spetsmotstaringndet som aumlr baserat paring elasticitetsteorin
= M = 1 5 qstat spets
Aumlven Verheyden (1955) De Beer amp Martens (1957) och Webb (1970) har diskuteshy
rat det av Buisman foumlreslagna sambandet Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1964) och
Schmertmann (1970) visar att Buisman-De Beers metod oumlverskattar saumlttningarshy
nas storlek med ca 100 (Buisman-De Beers metod ger saringledes resultat som
ligger paring den saumlkra sidan) Det skulle vara moumljligt enligt Meyerhof (1964) att
oumlka det antagna vaumlrdet paring kompressionsmodulen M fraringn 15 qstatt till spe s 1 9 qstatt utan att den maximala saumlttningen blir stoumlrre aumln 2 5 cmspe s
Enligt Bachelier amp Parez (1965) Gielly et al (1970) och Sanglerat (1972) kan
ovanstaringende ekvation foumlr kompressionsmodulen omskrivas till
stat ca~ = M = ex qspets
daumlr ex aumlr en koefficient som aumlr beroende av den omgivande jordens egenskaper
st 2Sanglerat har paringpekat att koefficienten ex foumlr q att gt 2 MNm i stort sett aumlr obeshyspe s roende av jordmaterialet Sanglerat anger foumlljande vaumlrden paring koefficienten a vid beraumlkning av plattors saumlttning vid en spaumlnningsoumlkning i jorden av ca 100 kNm2
45
Tabell 5 Koefficienten a vid olika jordmaterial (efter Sanglerat 1972)
oJord Sondmotstand q stat
t Koefficienten a spe s MNm
2
Laringgplastisk lera lt 0 7 3 11 s 071120 2 11 5
gt 20 1 11 2 5
Laringgplastisk silt gt 20 3El6
lt 20 1 El 2
Houmlgplastisk lera gt 20 2 11 6
och silt lt20 1 a 2
Sand lt50 2
gt 100 15
Krita 201130 2 a 4
gt30 15 a 3
Foumlrsoumlksresultat publicerade av Bachelier amp Parez (1965) och av Meigh amp
Corbett (1970) pekar paring att de av Sanglerat angivna vaumlrdena paring a aumlr av raumltt
storleksordning och att dessa kan anvaumlndas foumlr grova oumlverslagsberaumlkningar
Stor foumlrsiktighet boumlr iakttas speciellt naumlr dessa samband anvaumlnds vid loumls lera
eller silt saumlrskilt om dessa jordar inneharingller organiskt material
Vesic (1970 a) har foumlr friktionsjord foumlreslagit foumlljande uttryck foumlr kompressionsshy
modulen M som tar haumlnsyn till friktionsjordens relativa lagringstaumlthet och spetsshy
motstaringndet
M = 2 (l + D2) stat r qspets
Enligt detta uttryck varierar koefficienten a fraringn 2 foumlr loumlst lagrad sand till 4 foumlr
fast lagrad sand
Aumlven Thomas (1968) har bl a funnit att det foumlr torr sand finns ett klart samband
mellan kompressionsmodul och sondmotstaringnd som aumlr oberoende av oumlverlagrings -
tryck partikelform och gradering Foumlrsoumlk utfoumlrda av Schultze amp Melzer (1965)
visar daumlremot att kompressionsmodulen foumlrutom sondmotstaringndet aumlven varierar
med oumlverlagringstrycket
46
Muhs amp Weiss (1971) anger foumlljande samband mellan kompressionsmodulen M 2 stat 2 stat 2o(MNm ) och sondmotstandet q t (MN m ) vid q t gt 3 0 MN m spe s spe s
M = 265 + 28 qstat spets
Van Wambeke (1962) har jaumlmfoumlrt resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och pressioshy
meterfoumlrsoumlk Kvoten kompressometermodul och sondmotstaringnd (E qstatt ) var p spe s ca 2 3 foumlr silt och 1 1 foumlr sand J ezequel amp Goulet (1965) erhoumlll foumlr sand ett
vaumlrde paring denna kvot som var 2 0
Schmertmanns beraumlkningsmetod Teoretiska beraumlkningar och foumlrsoumlk har visat
att deformationen i friktionsjord ej aumlr stoumlrst omedelbart under en belastad
platta saringsom antas vid Buismans metod Vid foumlrsoumlk utfoumlrda exempelvis av
Eggestad (1963) erhoumllls den stoumlrsta vertikala deformationen paring ett avstaringnd under
en belastad platta som motsvarade 75 av plattbredden Foumlrsoumlken visade dessshy
utom att deformationen foumlr sand mer var beroende av skjuvspaumlnningsoumlkningen i
jorden aumln av oumlkningen av det vertikala oumlverlagringstrycket
Saumlttningen ouml foumlr en belastad platta kan enligt Schmertmann (1970) beraumlknas ur
ekvationen
I ~ LizM
daumlr Iz aumlr en influensfaktor Li p aumlr belastningsoumlkningen vid grundlaumlggningsnivaringn
samt c1 och c2 aumlr koefficienter som tar haumlnsyn till oumlverlagringstrycket vid
grundlaumlggningsnivaringn resp krypning i jorden Dessa tvaring koefficienter erharinglls ur
ekvationerna
Po C =1-05-
1 p
daumlr p aumlr det effektiva oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn foumlre belastshyo ning och
tc2 = 1 + 02 log lt01)
daumlr t aumlr tiden efter belastning i aringr
47
Schmertmann foumlreslaringr paring grundval av belastningsfoumlrsoumlk sambandet
M = stat2 qspets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet bestaumlmt med hollaumlndsk sond spe s
fraringn grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup 2 B under denna Varierar sondmot-
staringndet indelas jorden under en platta foumlrst i olika snitt varefter saumlttningen
mellan tvaring snitt uppskattas med hjaumllp av influensvaumlrdet i fig 5 Enligt
Schmertmann (1970) behoumlvs ingen korrektion goumlras foumlr den belastade ytans
form vid beraumlkning av saumlttningarna Foumlrsoumlksresultat pekar naumlmligen paring att
plattformen ej har naringgon stoumlrre inverkan paring saumlttningarnas storlek i friktionsshy
jord Schmertmanns beraumlkningsmetod ger dock foumlr stora saumlttningar vid foumlrbeshy
lastad sand
Schmertmanns metod liknar Buisman-De Beers metod genom att jordens
kompressibilitet antas vara proportionell mot sondmotstaringndet Den saumlttning
som erharinglls enligt Schmertmanns beraumlkningsmetod blir emellertid laumlgre aumln
Buisman-De Beers metod eftersom ett houmlgre vaumlrde anvaumlnds paring kompressionsshy
modulen M och jordens deformation naumlrmast den belastade plattan antas vara
liten
Dimensionering av paringlar och paringlgruwer med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering vid dimensionering av paringlar har sedan 1940-talet anvaumlnts i
Holland (Huizinga 1948 och 1951) och i Belgien (Verdeyen 1953) Aumlven i
Sydafrika har metoden faringtt anvaumlndning (Kantey 1951) liksom i Turkiet
(Artikoglu 1961) och Jugoslavien (Bogdanovic 1961) Anvaumlndning av statisk
sondering i USSR foumlr dimensionering av paringlar har diskuterats av Shashkov (1965)
En sammanfattning av beraumlkningsmetoder foumlr paringlar har gjorts av Broms (1965)
Statisk sondering anvaumlnds aumlven vid bestaumlmning av erforderlig paringllaumlngd i Holland
Belgien och Frankrike I Holland har sondering ocksaring utnyttjats foumlr att uppskatta
motstaringndet under sjaumllva slagningen (van Weele 1961) Nivaring foumlr paringlstopp uppskatshy
tas i vissa fall daumlr det totala sondmotstaringndet vid hollaumlndsk sond aumlr ca 45 a 50 kN
Emellertid torde denna tumregel ge osaumlkra resultat naumlr paringllaumlngden oumlverstiger
12 a 15 m och mantelfriktionen svarar foumlr en relativt stor andel av en paringles baumlrshy
foumlrmaringga
48
lnfluensfaktor 12 I nfluence factor
08
Influens faktor 1215 lnfluence factor
20 -------------------
Fig 5 Antagen influensfaktor (efter Schmertmann 1970)
Assumed influence factor (after Schmertmann 1970)
0 2Spetsmotstaringnd MN m2 Spetsmotstand MN m Point resistance Point resistance
0~_~10___2~0__300
N Paringld iameter NE E i mm
--0 ~ 50 z 50 - a - a degd6 P1le diameter _ 0 _ ~ in mm - V) ~u V) ~ gt a gt a
5 100 I ~ 5 100 c1omV 1Ol C __ Ol C C a __ 0 C a
-~ O Ou middotc g~Ol _ oshy Ol _
o O -3 i5 150 ~ Paringldiameter ~ ~ 150I _ _ _ a a a aYWj mmIgt gt gt gt o 0 o 0
200~----------~ 200----------
(a) Mycket fast lagring ( b) Fast lagring Very dense Dense
Fig 6 Penetrationsmotstaringnd vid olika diameter och relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance at different pile diameter and relative density (after Kerisel 1957)
49
Det boumlr aumlven observeras vid tillaumlmpning av ovanstaringende grova tumregel att
prefabricerade betongparinglar i Sverige drivs i regel betydligt djupare och haringrdare
aumln vad som aumlr vanligt paring kontinenten Paringlarna drivs ned till saringdana lager som
normalt ej kan narings med trycksondering Detta medfoumlr att statisk sondering vanshy
ligtvis ej anvaumlnds i Sverige till att uppskatta erforderlig paringllaumlngd
Paringlars brottlast
Detaljerade undersoumlkningar angaringende paringlars baumlrfoumlrmaringga har utfoumlrts av Kerisel
(1957 1961 och 1964) Kerisel amp Adam (1969) och av Vesic (1963 1964 1970 a
och 1970b) Kerisel har undersoumlkt baumlrfoumlrmaringgan hos paringlar och sonder med olika
diameter (35 45 110 216 och 320 mm) medan Vesi6s foumlrsoumlk i huvudsak varit
begraumlnsade till paringlar med 100 mm diameter Vid baringde Kerisels och Vesics foumlrshy
soumlk maumlttes mantel- och spetsmotstaringnd separat
I fig 6 7 och 8 visas spetsmotstaringndets variation vid sondering och paringlning i
friktionsjord vid varierande relativ lagringstaumlthet Under ett visst kritiskt djup
(ca 2 a 4 m foumlr det visade fallet i fig 8a) var spetsmotstaringndet konstant och
oberoende av djupet under markytan Vid fast lagrad sand uppnaringdde exempelshy
vis Kerisel maximalt penetrationsmotstaringnd paring 1 5 m djup (1gt = 45 mm) medan
det maximala spetsmotstaringndet foumlr en paringle med 300 mm diameter uppnaringddes
foumlrst paring 15 m djup (fig 6) Det kritiska djupet motsvarade ca 10 paringldiametrar
naumlr sanden var loumlst lagrad och ca 20 paringldiametrar naumlr den var fast lagrad En
betydligt stoumlrre intraumlngningslaumlngd erfordras saringledes foumlr att uppnaring ett graumlnsvaumlrshy
de om sanden aumlr fast lagrad aumln om lagringstaumltheten aumlr laringg
Haumlvning och sprickbildning erharinglls vid belastning runt en paringle naumlr intraumlngningsshy
djupet aumlr mindre aumln det kritiska Naumlr det kritiska djupet oumlverskrids upptraumlder
inga ytterligare foumlraumlndringar vid ytan
I fig 9 visas brottzonens utstraumlckning laumlngs en belastad paringle naumlr brott antas
ske laumlngs en spiralformad brottyta Man kan se att brottzonens laumlngd laumlngs
paringlen oumlkar med oumlkad inre friktionsvinkel foumlr den omgivande jorden Vid 1gt = 25deg
motsvarar brottzonens utstraumlckning ca sex paringldiametrar och vid 40deg ca 21 paringlshy
diametrar Brottzonens form och utstraumlckning har diskuterats bl a av
l 1Ierminier (1953) och De Beer (1961)
Vid beraumlkning av spetsmotstaringndet foumlr paringlar i sand anvaumlnds i Holland det genom-
50
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
2 3 4 5 6 7
Fastbull Oense
E 0 bull 0
c -Faumlltfoumlrsoumlkg-~ 2 middot~ (IJ
0 bull ( Loumlst Lagrad 0
00 fuktig sond)
0
0 Field tests o
Normal l~ose moist sond) 3
0 I 0
Loumls Loose
4
Fig 7 Variation av spetsmotstaringndet vid varierande djup (efter VesW 1964)
Variation of point resistance of pile at different depths (efter VesW 1964)
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
0 10 20 0 10 20 30
06m
Sond 2 o 4m Probe
Paringlegt~ (6 36cm)
Pile
c 0 0
o~ Paringle
A
__
gt6m
(111 36cm)
Pile
(o) Fast logri ng ( b) Mycket fast lagring Oense Very dense
Fig 8 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnd foumlr paringle och sondshymotstaringnd (efter De Beer 1961)
Comparison between the point resistance of a pile and penetration resistance (after De Beer 1961)
51
snittliga sondmotstaringndet inom ett omraringde som straumlcker sig en paringldiameter under
paringlspetsen och 3 75 paringldiametrar oumlver paringlspetsens nivaring (van der Veen amp
Boersma 1957) En ytterligare faktor att beakta vid dimensionering av slagna
paringlar aumlr den packning som sker under nedslagningen Plantema amp Nolet (1957)
fann fraringn foumlrsoumlk med betongparinglar i sand att slagningen hade foumlrorsakat en packshy
ning ned till ca 1 m djup under paringlspetsen Motstaringndet vid sondering och spetsshy
motstaringndet foumlr en paringle visas i fig 10 foumlr ett skiktat material Sondmotstaringndet
oumlkar redan innan sonden traumlnger ned i det underliggande fastare materialet
beroende paring att brottytan i jorden straumlcker sig ca 15 paringldiametrar under paringlshy
spetsen Weiss (1964) rapporterar en inverkan redan paring 05 m avstaringnd oumlver ett
loumlsare skikt foumlr en trycksond med 36 mm diameter
Paring samma saumltt paringverkar ett ovanliggande loumlsare lager spetsmotstaringndet naumlr sonshy
den eller paringlen har traumlngt ned i ett underliggande fastare lager beroende paring att
brottytorna naringr aumlven ovanfoumlr paringlspetsen Denna effekt oumlkar med oumlkad sondshy
eller paringldiameter Variationer i lagringstaumlthet ger saringledes upphov till stoumlrre
variationer i spetsmotstaringnd foumlr en sond aumln foumlr en paringle beroende paring skillnader i
diameter
Dimensionering av paringlar slagna i friktionsjord sker i Holland som regel med
hjaumllp av trycksondsresultat Spetsmotstaringndet hos en paringle antas daumlrvid motsvara
sondmotstaringndet Vid beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan (brottlasten) bortser man som
regel fraringn mantelfriktionen V al av saumlkerhetsfaktor har diskuterats bl a av van
der Veen (1953) Normalt anvaumlnds en saumlkerhetsfaktor F = 20 a 25 (Verheyden
1955 van der Veen amp Boersma 1957)
Vid belastningsfoumlrsoumlk med 25 paringlar erhoumlll Huizinga (1948) en brottlast som
varierade mellan 100 och 150 av sondmotstaringndet Van der Veen amp Boersma
erhoumlll vid 15 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar en brottlast varierande mellan 5 0
och 150 Genomsnittsvaumlrdet motsvarade det uppmaumltta sondmotstaringndet
Skillnaden mellan paringlars spetsmotstaringnd och sondmotstaringndet oumlkar med oumlkat 2sondmotstaringnd Vid ett sondmotstaringnd laumlgre aumln 7 5 MNm har Fram (1948) och
Plantema (1948) rapporterat god oumlverensstaumlmmelse mellan sondmotstaringnd och
paringlars spetsmotstaringnd medan en skillnad erhoumllls naumlr sondmotstaringndet oumlversteg
detta vaumlrde Kerisels undersoumlkningar (Kerisel 1961) visar att spetsmotstaringndet
per ytenhet minskar med oumlkad spetsdiameter Liknande resultat har rapporteshy
rats av van der Veen (1953)
52
D ++-
25 D
r () 20 D r
C () r E
degi C 15 D LogaritmiskE ~ spiral middot-C
() 10 D Logarithmic~--= oc C
C 5D spiral c
C C -~ () 0 Cl 0
5 D
Fig 9 Utstraumlckning av brottzon laumlngs en belastad paringle
Extent of failure surface for a loaded pile
fe- Sond motstaringnd Penetration resistance of probe
~Spetsmotstaringnd foumlr paringle Point resistance of pi le
c - ---- - C C -~ ()00 - -___ Relativ lagrings-
taumlthet ) middot Relative density
I I _
1(
Fig 10 Sondmotstaringnd och spetsmotstaringnd foumlr paringle vid skiktad jord
Penetration resistance and point resistance of pile for stratified soil
53
Erfarenheterna fraringn trycksondering i Tyskland foumlr dimensionering av paringlar aumlr
ocksaring gynnsamma Petermann (1961) rapporterar god oumlverensstaumlmmelse melshy
lan paringlars baumlrfoumlrmaringga och uppmaumltt sondmotstaringnd Menzenbach (1961) har anashy
lyserat resultaten fraringn 88 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar och jaumlmfoumlrt dessa med
uppmaumltt sondmotstaringnd De slagna paringlarna befanns ha en naringgot houmlgre baumlrfoumlrmaringga
aumln platsgjutna paringlar beroende paring den packning som erharinglls under nedslagningen
av en paringle God oumlverensstaumlmmelse mellan resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och
paringlbaumlrighet erhoumllls naumlr sondmotstaringndet och paringlarean var mindre aumln 10 MNm2
resp 2 000 cm2 Muhs (1961) rapporterar att spetsmotstaringndet foumlr en paringle vid
fast och mycket fast lagrad sand (qstatt gt 18 MNm2) kan vara betydligt laumlgrespe s
aumln sondmotstaringndet
Pellegrino (1961) rapporterar att resultaten fraringn belastningsfoumlrsoumlk paring paringlar
slagna i jord av vulkaniskt ursprung (vulkanisk aska o dyl) och resultat fraringn
sonderingsfoumlrsoumlk staumlmde vaumll oumlverens fraumlmst oumlver grundvattenytan Ocksaring
Jezequel amp Goulet (1965) har funnit god oumlverensstaumlmmelse mellan paringlbaumlrighet
och sonderingsmotstaringnd Avvikelsen mellan uppmaumltt och beraumlknad brottlast
var vid dessa foumlrsoumlk 15 till 20 Aumlven Artikoglu (1961) rapporterar positiva
erfarenheter mellan sondmotstaringndet bestaumlmd med hollaumlndsk sond och paringlars
baumlrfoumlrmaringga Paringlarna hade vid dessa foumlrsoumlk slagits genom ett lerlager ned till
ett underliggande sand- och gruslager Goda erfarenheter med hollaumlndsk sond
rapporteras aumlven fraringn Jugoslavien (Bogdanovi6 1961)
Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1965) mellan mantelmotstaringndet hos en paringle (fparinglet )mane1
och en sond (ftel) visar att kvoten varierar mellan omkring 1 25 och 3 0
Ett genomsnittsvaumlrde representerar sambandet
fparingle = 2 fstat mantel mantel
Begemann (1965 b) paringpekar dock att mantelfriktionen foumlr en paringle i ren sand
endast aumlr 50 av den som uppmaumlts med friktionshylsan till den hollaumlndska
trycksonden Denna effekt aumlr troligtvis foumlrorsakad av friktionshylsans utformshy
ning och av hur mantelfriktionen beraumlknas saringsom paringpekats i det foumlregaringende
Belastningsfoumlrsbk med paringlar (Meyerhof 1956) visar att
fparingle = 0 005 stat mantel qspets
54
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet fraringn markytan ned till paringlspet-spe s sens nivaring Spridningen i foumlrsoumlksresultat aumlr stor varfoumlr det av Meyerhof foumlreslag-na sambandet maringste anvaumlndas med foumlrsiktighet Mohan et al (1963) har emellershytid funnit att mantelfriktionen foumlr platsgjutna paringlar kan vara saring stor som ca 2 av det uppmaumltta spetsmotstaringndet vid trycksondering
Foumlr platsgjutna Frankiparinglar som allmaumlnt anvaumlnds bl a i Brasilien tillaringts vanshyligtvis enligt Costa Nunes (1961) ett grundtryck qtill = qstatt 6 foumlr sand och
tt ~es qtill = qp~ts8 foumlr lera
Foumlr kohesionsjord kan spetsmotstaringndet foumlr en paringle generellt beraumlknas ur ekvashytionen
aringl qp e = cN + p
spets c o
Normalt antas att N = 9 Foumlrsoumlksresultat visar emellertid att baumlrfaktorn NC C minskar naringgot med oumlkad paringldiameter
Mantelkohesionen fparinglet kan beraumlknas ur ekvationen mane1
fparingle = ~ C mantel u
Koefficienten ~ aumlr beroende av paringlmaterialet paringltypen (slagen eller platsgjuten paringle) och av paringlformen (rak eller konisk) saringsom diskuterats av bl a Broms (1965) och ~ minskar med oumlkad skjuvharingllfasthet c u
Paringlars saumlttnhYL
Paringlars saumlttning i sand kan enligt Vesiouml (1967 och 1970 a) och Jezequel amp Goulet (1965) uppskattas paring liknande saumltt som saumlttningen foumlr plattor Jorden under en paringle indelas daumlrvid i snitt och spaumlnningsfoumlrdelningen beraumlknas ur Boussinesqs spaumlnningsekvation Kompressionsmodulen M erharinglls enligt Vesiouml ur uttrycket
daumlr q aumlr paringlens spetsmotstaringnd Koefficienten ~ varierar mellan 6 och 9 foumlr0
platsgjutna paringlar och mellan 25 och 50 foumlr slagna eller nedpressade paringlar
55
Emellertid kan ~ paringverkas av paringldiametern saringsom paringpekats av Vesic Foumlr slagshy
na paringlar har foumlljande samband foumlreslagits
2M = 25 q (1 + D )
o r
och foumlr platsgjutna paringlar
2M = 5 5 q (1 + D )
o r
Skillnaden i koefficienten p mellan platsgjutna paringlar och slagna paringlar pekar paring
den stora inverkan som slagningen har paring lagringstaumltheten hos den omgivande
friktionsjorden Plantema amp Nolet (1957) observerade fraringn sonderingsfoumlrsoumlk att
jorden efter slagning av betongparinglar hade erharingllit en oumlkad lagringstaumlthet ned till
2 5 m under paringlspetsen Runt de slagna paringlarna observerades en packning upp
till 1 0 m fraringn paringlarnas yta
Foumlr paringlar slagna i lera beraumlknas saumlttningarna paring samma saumltt som foumlr plattor
Jorden under paringlgruppen delas in i snitt Saumlttningen foumlr varje snitt beraumlknas
Vid beraumlkningarna antas lasten fraringn paringlgruppen oumlverfoumlras till den omgivande
jorden vid paringlgruppens nedre tredjedelspunkt
Kontroll av jordpackning medelst trycksondering
Under senare aringr har statisk sondering anvaumlnts i allt stoumlrre utstraumlckning vid
kontroll av packade fyllningar av fraumlmst friktionsmaterial Vid uppraumlttandet av
en packningsspecifikation maringste haumlnsyn tas till oumlkningen av sondmotstaringndet med
djupet naumlrmast markytan
Hollaumlndsk sond anvaumlndes tex vid kontroll av fyllningen foumlr landningsbanorna vid
den nya flygplatsen i Leopoldville (Verheyden 1955)
Sanglerat (1972) anger flera exempel paring packade grusfyllningar avsedda som
undergrund foumlr byggnader som kontrollerats genom sondering I Sydafrika har
statisk sondering anvaumlnts foumlr packningskontroll vid vibroflotation (Webb amp Hall
1969) I fig 11 visas ett exempel paring den aumlndring av sondmotstaringndet som erhoumllls
vid packning med vibroflotation i en siltig finsand Avstaringndet mellan vibroflotashy
tionspunkterna var 1 8 m
56
0 2Sondmotstand MNm
Djup Jord Penetration m Soil resistanceDepth 0 5 10 15
__Ljusbrun finsand -shy_gtLight brown middot2 lt--Efter vibroflotationfine sand ( After vibroflotation _3 Ljusbrun sil tig 4 fin sand
I 5 Light brown middot
sil ty fine
6 sand gt L------------LLLltcL__C~ Foumlre vibroflotation
Before vibroflotation
Fig 11 Packningskontroll med hollaumlndsk sond vid vibroshyflotation (efter Webb amp Hall 1969)
Compaction control with Dutch cone penetrometer at vibroflotation (after Webb amp Hall 1969)
57
Costa Nunes amp Porto (1965) anger ett fall daumlr hollaumlndsk sond anvaumlndes foumlr att
kontrollera packningen vid Frankis sandpelarmetod Daumlrvid packas loumls sand
genom att man foumlrst slaringr ned ett staringlroumlr i jorden Roumlret fylls sedan med sand
allteftersom det dras upp
Sammanfattning
Trycksondering anvaumlnds i stor utstraumlckning i Holland Belgien och Frankrike
och aumlven i andra delar av vaumlrlden vid dimensionering av plattor och paringlar grundshy
lagda paring friktionsmaterial I Sverige har trycksondering ej anvaumlnts i naringgon
stoumlrre utstraumlckning vid beraumlkning av plattors eller paringlars baumlrfoumlrmaringga eller
saumlttning Ur sonderingsresultaten aumlr det moumljligt att bestaumlmma jordlagerfoumlljden
och jordlagrens relativa lagringstaumlthet Jordlagrens sammansaumlttning kan ofta
uppskattas om spetsmotstaringnd och mantelfriktion maumlts samtidigt eftersom kvoten Ifstat statt 1 ok d ok d fmJord halt D t ar d t middot1middot t
l q som rege arme a middot s e essu om moJ 1gmante spe s att grovt uppskatta kohesionsjords skjuvharingllfasthet ur sondmotstaringndet Emeller-
tid paringverkas sondmotstaringndet av lerans sensitivitet vilket foumlrsvaringrar utvaumlrderingen
Fraumlmst plattors saumlttning i friktionsjord kan beraumlknas ur resultaten fraringn tryckshy
sondering enligt principer som foumlreslagits av Meyerhof (1965) De Beer
(1945) och Schmertmann (1970) Foumlrsoumlksresultat visar god oumlverensstaumlmmelse
med Schmertmanns beraumlkningsmetod medan Buisman-De Beers metod oumlverskatshy
tar saumlttningarnas storlek Trycksondering kan som regel ej anvaumlndas vid beraumlkshy
ning av plattors saumlttning i kohesionsjord
Vid beraumlkning av paringlars baumlrfoumlrmaringga antas att spetsmotstaringndet motsvarar sondshy2motstaringndet naumlr detta aumlr mindre aumln ca 10 MNm och paringldiametern aumlr mindre aumln
ca 50 cm Trycksondering kan dessutom anvaumlndas vid packningskontroll av fyllshy
ningar och naturligt lagrad jord
Summary
Static sounding methods are used existensively in Holland Belgium and France
and also in other parts of the world to estimate the bearing capacity and settleshy
ment of slabs and piles on cohesionless soils In Sweden static soundings are not
commonly used to calculate the bearing capacity and the settlements of slabs and
58
of piles It is possible to estimate from penetration tests the layer sequence and
the relative density If the skin friction resistance is measured at the same time
as the point resistance it is often possible to estimate the composition of the soil
Measurements indicate that the ratio fstatitc qst~titc increases with increasingman e1 -pom
percentage of fines in the soil It is in addition possible to estimate the shear
strength of cohesive soils from the measured penetration resistance However
the penetration resistance is affected by the sensitivity of the soil which comshy
plicates the evaluation of the test results
The settlement of slabs in cohesionless soils can be estimated from the static
penetration resistance by the methods proposed by Meyerhof (1965)
De Beer (1945) and Schmertmann (1970) Comparisons with test data indicate
that the Schmertmann method gives the best agreement with available test data
and that the Buisman-De Beer method overestimates the settlements Static
soundings can as a rule not be used at calculations of settlements for slabs on
cohesive soils
At the calculation of the bearing capacity of piles it is generally assumed that
the point resistance is approximately equal to the penetration resistance when 2this is less than 10 1VJNm and the pile diameter is less than 50 cm Static
sounding method can also be used to check the compaction of fills and of
naturally deposited soils
Referenser
ANDRESEN A 1969 Trykksondering i Norge Nordiskt sonderingsmoumlte i
Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrel Rapp
No 31 p 91-98 Stockholm
ARTIKOGLU N 0 1961 Determining ultimate bearing capacity of precast
reinforced concrete piles from deep sounding tests in Alsancak Harbour
Proc 5 Inst Conf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 3-9 Paris
BACHELIER M amp PAREZ L 1965 Contribution to the study of soil
compressibility by means of a cone penetrometer Proc 6 Int Conf Soil
MechaFound Engng Vol 2 p 3-7 Montreal
59
DE BEER E E 1945 Etude ltles fondations sur pilotis et ltles fondations
directes Chap II Lappareil de penetration en profondeur Ann Trav
Publ Belgique 19453 p 361-388
DE BEER EE 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFound Engng Vol 3 p 250-253 Paris
DE BEER E E 1963 The scale effect in the transposition of the results of
deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson
foundations Geotechnique 13(1963) 1 p 39-75
DE BEER E E 1967 Bearing capacity and settlement of shallow foundations
on sand Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke
Univ April 1965 p 15-33 Durham N Carolina
DE BEER EE amp MARTENS A 1957 Method of computation of an upper
limit for the influence of the heterogeneity of sand layers on the settlement
of bridges Proc4Int Conf Soil MechaFound Engng Vol 1 p 275-282
London
BEGEMANN HKS Ph 1965 a The friction jacket cone as an aid in detershy
mining the soil profile Proc6Int Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 17-20 Montreal
BEGEMANN HKSPh 1965 b The maximum pulling force on a single tension
pile calculated on the basis of results of the adhesion jacket cone Proc 6
IntConf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 229-233 Montreal
BERGDAHL U 1969 Diskussion Sekt III Statisk sondering Nordiskt sonshy
deringsmoumlte i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst Saumlrtro
PrelRapp No 31 p 120-122 Stockholm
BOGDANOVIC L 1961 The use of penetration tests for determining the
bearing capacity of piles Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 2 p 17-22 Paris
BONDARIK GK 1967 Dynamic and static sounding of soils in engineering
geology Trans All-Union Sci Res Inst for Hydrogeol a Engng Geol
New Series No 8 Israel Program for Sci Transl 137 p Jerusalem
60
BROMS B 1965 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden Beraumlkshy
ning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga Stat geot inst Saumlrtr o Prel Rapp
No 9 26 p Stockholm
BUISSON M 1953 Appareils frarnais de penetration enseignements tires des
essais de penetration AnnInst Techn Bat Trav Publ 6(1953)63-64
p 299-304 Sols et Fond No 13
COSTA NUNES A J da 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int
Conf Soil MechaFound EngngVol 3p 257-258 Paris
COSTA NUNES AJ da amp PORTO MJC 1965 Fondations de reservoirs en
sol compacte par le fon~age de pieux de sable Proc6IntConfSoil Mech
aFound Engng Vol 2 p 32-35 Montreal
DAHLBERG R 1972 Sonderingsmotstaringndets beroende av oumlverlagringsshy
trycket - resultat fraringn laboratorie- och faumlltfoumlrsoumlk Vaumlg- o Vattenb
18(1972)5 p 240-243
EGGESTAD A 1963 Deformation measurements below a mode footing on the
surface of dry sand Proc European Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 233-239 Wiesbaden
EIDE O 1956 Baereevne av peler i sand Norges GeotInstPubl No 18
15 p Oslo
FRANX C 1948 The hearing capacity of piles as derived from deep soundings
loading tests and formulae Proc 2 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 4 p 118-121 Rotterdam
GEUZE EC WA 1953 Resultats dessais de penetration en profondeur et
de mise en charge de pieux-modele AnnInst Techn Bat Trav Publ
6(1953)63-64 p 315-319 Sols et Fond No 13
GIELLY J LAREAL P amp SANGLERAT G 1970 Correlations between
in situ penetrometer tests and the compressibility characteristics of soils
ProcConf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc
p 167-172 London
61
l 1IERMINIER R 1953 Remarques sur le poinQonnement continu des sables
et graviers AnnInstTechnBatTravPubl 6(1953)63-64 p 377-385
Sols et Fond No 13
HUIZINGA T K 1948 Some pile driving problems Proc 2 Int Conf Soil
Mech a Found Engng Vol 2 p 185-191 Rotterdam
HUIZINGA T K 1951 Application of results of deep penetration tests to
foundation piles BuildResCongrDiv 1 P3 p 173-179 London
JEZEQUEL J 1969 Les penetrometres statiques Influence du mode demploi
sur la resistance de pointe Bull Lias Lab Rout Ponts et Chauss No 36
p 151-160
JEZEQUEL J amp GOULET G 1965 Essais in situ et fondations sur pieux
BullLiasLabRout Ponts et Chauss No 12 p 31-316
KAHL H amp MUHS H 1952 Uber die Untersuchung des Baugrundes mit einer
Spitzendrucksonde Bautechnik 29(1952)4 p 81-88
KAHL H MUHS H amp MEYER W 1968 Ermittlung der Groumlsse und des
Verlaufs des Spitzendrucks bei Drucksondierungen in ungleichfoumlrmigem
Sand in Sand-Kies-Gemischen und in Kies Mitt Deutsch Forsch ges
Bodenmech (Degebo) TechnUniv Berlin H 21 p 1-36
KALLSTENIUS T 1969 Trycksondering i Sverige Nordiskt sonderingsmoumlte
i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrelRapp
No 31 p 99-114 Stockholm
KANTEY BA 1951 Significant developments in sub-surface explorations for
piled foundations Trans South African Inst Civ Engrs 1(1951) 6 p 159-185
KERISEL J 1957 Contribution a la determination experimentale des reactions
dun milieu pulverulent sur une fondation profonde Proc4Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 1 p 328-334 London
KERISEL J 1961 Fondations profondes en milieux sableux variation de la
force portante limite en fonction de la densite de la profondeur du diametre
et de la vitesse denfoncement Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng
Vol 2 p 73-83 Paris
62
KERISEL J 1964 Deep foundations basic experimental facts Proc North middot
American Conf Deep Found Vol 1 p 5-44 Mexico
KERISEL J amp ADAM M 1969 Charges limites dun pieu en milieux argileux
et limoneux Proc 7 Int ConfSoil Mech aFound Engng Vol 2 p 131-139
Mexico City
KERISEL J l 1IERMINIER R amp TCHENG Y 1965 Resistance de pointe en
milieuCpulverulents de serrages divers Proc6IntConf Soil Mecha
Found Engng Vol 2 p 265-269 Montreal
LADANYI B amp EDEN W J 1969 Use of the deep penetration test in sensitive
clays Proc7IntConfSoil MechaFound Engng Vol 1 p 225-230
Mexico City
MEIGH A C amp CORBETT BO 1970 A comparison ofin situ measurements
in a soft clay with laboratory tests and the settlement of oil tanks Proc
Conf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc p 173-179
London
MENZENBACH E 1961 The determination of permissible point loads of piles
by means of static penetration tests Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 99-104 Paris
MEYERHOF GG 1951 The ultimate bearing capacity of foundations Geotechshy
nique 2(1951)4 p 301-332
MEYERHOF G G 1956 Penetration tests and bearing capacity of cohesionless
soils J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 82(1956)SMl 19 p
MEYERHOF GG 1964 Theoretical analysis on bearing capacity and horizonshy
tal and vertical movements of deep foundations in comparison with field
experience General report Proc North American Conf Deep Found
Vol 2 p 415-420 Mexico
MEYERHOF GG 1965 Shallowfoundations J Soil MechaFoundDiv Proc
ASCE 91(1965)SM2 p 21-31
MOHAN D JAIN G S amp KUMAR V 1963 Load bearing capacity of piles
Geotechnique 13(1963)1 p 76-86
63
MURS R 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf Soil Mech
aFound Engng Vol 3 p 272-273 Paris
MURS R 1966 On the point-resistance of soundings in ununiform cohesionless
soils Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 3 p 504-506
Montreal
MURS R amp WEISS K 1971 Untersuchung von Grenztragfaumlhigkeit und Setzungsshy
verhalten flackgegrtindeter Einzelfundamente in ungleichfoumlrmigen nichtshy
bindigen Boden Mitt Deutsch Forsch ges Bodenmech (Degebo) Techn
Ulliv Berlin R 26 39 p
PELLEGRINO A 1961 Discussion on Piled foundations Proc5IntConf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p273-275 Paris
PETERMANN A 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p248-250 Paris
PLANTEMA G 1948 Results of a special loading-test on a reinforced concrete
pile a so-called pile sounding interpretation of the results of deep-soundshy
ings permissible pile loads and extended settlement observations Proc 2
IntConfSoil MechaFoundEngng Vol4 p 112-118 Rotterdam
PLANTEMA G amp NOLET CA 1957 Influence of pile driving on the sounding
resistance in a deep sand layer Proc 4 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 52-55 London
RAEDSCRELDERS RM 1961 Discussion Proc5IntConfSoil Mecha
Found Engng Vol 3 p 275-277 Paris
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Elsevier Publ
Co Amsterdam 464 p
SCRMERTMANN J R 1970 Static cone to compute static settlement for sand
JSoil MechaFoundDiv Proc ASCE 96(1970)SM3 p 1011-1043
SCRULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 1 p 354-358 Montreal
64
SHASHKOV SA 1965 Investigation of pile resistance by combined sounding
Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 2 p 314-318 Montreal
TERZAGHI K 1943 Theoretical soil mechanics John Wiley amp Sons Inc
New York 510 p
TERZAGHI K amp PECK R B 1948 Soil mechanics and engineering practice
John Wiley amp Sons Inc New York 423 p
THOMAS D 1965 Static penetration tests in London Clay Geotechnique 15
(1965)2 p 174-179
THOMAS D 1968 Deep sounding test results and the settlement of spread
footing on norrnally consolidated sand Geotechnique 18(1968) 4 p 472-488
WAMBEKE A van 1962 Methodes dinvestigation des sols en place Etude
d~une compagne d~essais comparatifs Sols-Soils 1(1962)2 p 9-16
WEBB DL 1970 Settlement of structures on deep alluvial sandy sediments
in Durban South Africa Proc Conf In Situ Investigations in Soils a
Rocks British GeotSoc p 181-220 London
WEBB DL amp HALL RI 1969 Effects of vibroflotation on clayey sands
J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 95(1969)SM6 p 1365-1378
WEELE AF van 1961 Deep sounding tests in relation to the driving resistshy
ance of piles Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng Vol2 p165-169
Paris
VEEN C van der 1953 The hearing capacity of a pile Proc 3 Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 2 p 84-90 Ztirich
VEEN C van der amp BOERSMA L 1957 The hearing capacity of a pile
predetermined by a cone penetration test Proc 5 Int Conf Soil Mech a
FoundEngng Vol 2 p 72-75 Paris
WEISS K 1964 Neuere Erkenntnisse mit Spitzendrucksonde Vortraumlge der
Baugrundtagung 1964 in Berlin Deutsche Gesellschaft foumlr Erd- und Grundshy
bau H 20 p 227-277
65
VERDEYEN J 1953 Determination de la charge portante de pieux en beton
arme au port petrolier dAnvers AnnInst Techn Bat Trav Publ 6
(1953)63-64 p 291-296 Sols et Fond No 13
VERHEYDEN A 1955 Dutch penetrometer tests in the Belgian Congo Proc 1
South Afric Reg Conf Soil MechaFoundEngng Vol 1 p 308-314
VESIC AS 1963 Bearing capacity of deep foundations in sand Highw Res
Rec No 39 p 112-153
VESIC A S 1964 Investigations of hearing capacity of piles in sand Proc
North American ConfDeep Foundations Vol 1 p 197-224 Mexico City
VESIC AS 1967 llltimate loads and settlements of deep foundations in sand
Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke Univ
April 1965 p 53-68 Durham N Carolina
VESIC A S 1970 a Load transfer in pile-soil systems Ur Design and
Installation of Pile Foundations and Cellular Structures Ed H Y Fang
och T D Dismuke p 47-73
VESIC A S 197 O b Tests on instrumented piles Ogeechee River Site J Soil
MechaFound DivProc ASCE 96(1970)SM2 p 561-584
67
TRYCKSONDERING I FRIKTIONSMATERIAL - RESULTAT AV LABORATORIEshyFOumlRSOumlK
Civilingenjoumlr Ulf Bergdahl Orrje amp Co - Scandiaconsult )
Nedan skall i korthet redogoumlras foumlr resultaten fraringn vissa sonderingsundersoumlkshy
ningar som utfoumlrts vid Tekniska Houmlgskolan i Stockholm med bidrag fraringn
Statens Raringd foumlr Byggnadsforskning Syftet med undersoumlkningen har varit att
klargoumlra hur olika egenskaper hos friktionsmaterial paringverkar sonderingsmotshy
staringndet foumlr naringgra olika sonderingsutrustningar varav dock endast foumlrsoumlken
med trycksond redovisas haumlr nedan Med haumlnsyn till det stora antal provningar
som var oumlnskvaumlrt besloumlts att utfoumlra foumlrsoumlken paring laboratorium i liten skala
Resultaten kan daumlrfoumlr ej direkt oumlversaumlttas till faumlltfoumlrharingllanden men redovisade
relationer boumlr gaumllla aumlven vid ordinaumlra faumlltundersoumlkningar
Sandmaterial
Foumlr undersoumlkningen har anvaumlnts tre sandtyper som benaumlmns G 12-sand Husbyshy
sand och Baskarpsand I fig 1 visas kornfoumlrdelningen foumlr de olika sandmateshy
rialen som i korthet kan beskrivas paring foumlljande saumltt
G 12-sanden aumlr en havssand som huvudsakligen bestaringr av rundade kvartskorn
med en diameter mellan 0 1 och 0 5 mm
Husby3 anden kommer fraringn ett sandtag utanfoumlr Stockholm och bestaringr huvudsakshy
ligen av kantiga kvarts- och faumlltspatkorn ocksaring de med en diameter paring mellan
0 1 och 0 5 mm Graderingskoefficienten aumlr dock naringgot houmlgre foumlr Husbysanden
aumln foumlr G 12-sanden
Baskar_p3anden kommer fraringn den s k Baskarpformationen vid Vaumlttern och bestaringr
huvudsakligen av rundade kvarts- och faumlltspatkorn med en diameter paring mellan
) Fr o m 197 4 Statens geotekniska institut
68
100
~
I 90
IG 12-~and J Husbysand 80
Il I70 ~ O
I I60 V Baskarpsandc 50--0 ~
40 A I
I 1 Ic
30 c
c J20
10 1--
0 Q02 005 01 Q2 05 2 5 70 20
I- Silt---i------- Sand --------Grus -I Kornstorlek d mm
Fig 1 Kornfoumlrdelning foumlr de undersoumlkta sandmaterialen
Grain size distribution curves for the tested materials
69
0 25 och 2 0 mm Materialet aumlr saringledes naringgot groumlvre aumln baringde G 12- och Husbyshy
sanden medan graderingskoefficienten foumlr detta material var houmlgre aumln saringvaumll
Husby- som G 12-sandens
Houmlgsta och laumlgsta skrymdensitet och motsvarande portal sammanfattas i nedanshy
staringende tabell
Sandtyp eYdmax emin Yd min max
G 12-sand 166 059 144 084
Husbysand 1 75 054 138 094
Baskarpsand 180 047 162 064
Fyllning och packning
Sanden packades vid flertalet foumlrsoumlk skiktvis i oljefat med 0 6 m diameter och
0 9 m houmljd Packningen utfoumlrdes med en 10 kg stamp som slaumlpptes fraringn viss
houmljd Genom att variera skikttjocklek fallhoumljd och antal stampningar per skikt
kunde man erharinglla densiteter fraringn den loumlsaste till den fastaste (fig 2)
Efter fullbordad packning av materialet i beharingllaren utfoumlrdes endast en sondering
i beharingllarens mitt varefter densitetsbestaumlmning utfoumlrdes Genom att upprepa
packning och sondering har paring detta saumltt erharingllits ett stort antal sonderingsshy
diagram och nedan laumlmnade redogoumlrelse utgoumlr en bearbetning av resultaten fraringn
alla dessa diagram
Densiteten kunde i varje foumlrsoumlk bestaumlmmas med cylindervolymeter och genom
vaumlgning och volymsbestaumlmning av hela provbeharingllaren
Huvuddelen av foumlrsoumlken har utfoumlrts paring torr sand men foumlr att studera effekten
av vatten i sanden har foumlrsoumlk utfoumlrts aumlven med fuktig och vattenmaumlttad sand
Vid foumlrsoumlken med vattenmaumlttad sand packades foumlrst den torra sanden varefter
vatten fick fylla porerna i materialet genom paringfyllning underifraringn
70
Sondering
Foumlr att ge moumljlighet till jaumlmfoumlrelse mellan olika sonderingsmetoder och aumlven faring
klarhet i huruvida naringgon av de nu anvaumlnda metoderna aumlr oumlverlaumlgsen andra vad
gaumlller utvaumlrdering av friktionsmaterials egenskaper har i dessa undersoumlkningar
anvaumlnts tre olika metoder naumlmligen trycksondering enligt Jonell amp Nilsson AB
(Nilcon AB) manuell viktsondering enligt svensk geoteknisk standard och laumltt
hejarsondering enligt tysk standard DIN 4094 I denna artikel behandlas dock
enbart resultaten fraringn trycksonderingsfoumlrsoumlken som ovan naumlmnts
2Vid trycksonderingen anvaumlndes en pyramidformad spets (10 cm tvaumlrsnittsarea)
faumlstad paring en 20 mm staringng vilken drevs ned i foumlrsoumlksmaterialet med en manuellt
driven kedjedomkraft varvid det totala neddrivningsmotstaringndet registrerades
Vid dessa foumlrsoumlk har mantelfriktionen bedoumlmts vara saring liten att den kunde foumlrshy
summas
Resultat av trycksonderingsfoumlrsoumlk i torrt material
Sonderingsmotstaringndet har maumltts som totalmotstaringnd i kp och fraringn varje foumlrsoumlk
har erharingllits ett motstaringndsdiagram av den typ som visas i fig 3 daumlr man kan
se att motstaringndet naumlrmast sandytan var saring laringgt att det ej kunde registreras
Fraringn ca 10 cm djup oumlkar sonderingsmotstaringndet naumlra linjaumlrt till ca 50 cm djup
fraringn vilket djup oumlkningen aumlr mindre Detta kan delvis bero paring inverkan av manshy
telfriktion mot provbeharingllarens vaumlggar
Foumlr att kunna jaumlmfoumlra sonderingsmotstaringndet vid olika lagringstaumltheter i olika
material har valts att fraringn sonderingsdiagrammen ta ut sonderingsmotstaringndet
paring 45 cm djup daumlr upphaumlngningseffekten ej har observerats
Genom att i ett diagram (fig 3) ange det saringlunda erharingllna sonderingsmotstaringndet
som funktion av portalet vid respektive foumlrsoumlk finner man att det inte existerar
naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och portal foumlr de provade
materialen Det framgaringr tex att man vid portalet 0 60 i G 12-sand uppmaumltt ett
trycksonderingsmotstaringnd paring 150 kp medan Husbysanden gav ca 700 kp foumlr samshy
ma portal Denna stora skillnad aumlr anmaumlrkningsvaumlrd bl a daumlrfoumlr att dessa baringda
sandsorter aumlr taumlmligen lika med avseende paring kornstorleksfoumlrdelning Delvis
kan olikheten foumlrklaras av den naringgot houmlgre graderingskoefficienten och den
stoumlrre kantigheten hos Husbysanden
71
1750 --------~--------~-------~
~ bull --1700
gt E
---
1 ij c Q)
Cl
1650
l600L---------L----------------~ 0 50 700 150
Packningsarbete kpm I dm3
Fig 2 Samband mellan packningsarbete och densitet foumlr G 12-sand
Density of the tamped G 12 sand as a function of the compaction effort
700
72
8001--------~-------~---------
)( I X Test N205178
G 12-sand Yci = 1645 Vm1
e =Q611
600
Q
-le 500 _ 60a tl
bulloC 400
80 0
E V)
400OJ 300Cmiddot Sonderingsmotstaringnd kp a
O +C
~ 200
100
0 I-_____________________________ 050 a50 070 aao Q90 11)0
Ibull x Baskarpsand bull I O G 12- sand
IDmiddotn___+_---H--u_s_b_y_sa_n_d_______bull max
Portal e
Fig 3 Sonderingsmotstaringnd P t foumlr trycksonderingsmetod Jonen amp Nilsson AB sofu funktion av portalet Samshybanden gaumlller sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de tre materialen
The penetration resistance P st for the static peneshytrometer at 45 cm depth below sand surface as a function of the void ratio for the tested materials
73
De i diagrammet redovisade sambanden mellan portal och trycksonderingsmotshy
staringnd kan anges med foumlljande uttryck
log p st = a + b e1 (1)
daumlr Pst trycksonderingsmotstaringndet i kp
e portalet
ab materialkonstanter som faringr anses bero paring bl a jordens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Vanligen anses det foumlreligga ett samband mellan relativa lagringstaumltheten (D )r och sonderingsmotstaringndet antingen maumltt med trycksond eller med dynamisk
sondering I fig 4 har daumlrfoumlr gjorts en sammanstaumlllning av sonderingsmotstaringnden
fraringn 45 cm djup med den beraumlknade relativa lagringstaumltheten I figuren har ocksaring
inritats ett av Schultze amp Melzer (1965) publicerat samband mellan trycksondeshy
ringsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet
Aumlven i denna sammanstaumlllning finner man att det ej existerar naringgot samband
som aumlr generellt giltigt foumlr alla tre sandsorterna eller lika med det av Schultze
amp Melzer presenterade Saringt ex motsvaras ett spetsmotstaringnd paring 200 kp i G 12-
sand av ett paring 700 kp i Husbysand vid 100 relativ lagringstaumlthet Det aumlr ocksaring
intressant att notera att det vid foumlrsoumlken erharingllits oumlver 100 relativ lagringsshy
taumlthet vilket troligen sammanhaumlnger med metoden att bestaumlmma loumlsaste och
fastaste lagring
Av foumlrsoumlken har saringledes framkommit att det ej finns naringgot entydigt samband melshy
lan trycksonderingsmotstaringnd paring 45 cm djup och relativ lagringstaumlthet i torr packad
sand Det ligger naumlra till hands att tro att det ej heller i oumlvrigt skulle finnas naringgot
entydigt samband mellan trycksonderingsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet i
olika friktionsmaterial Man kan daumlremot konstatera att det foumlr en och samma
sandtyp finns en viss bestaumlmd relation mellan sonderingsmotstaringnd paring ett visst
djup och relativ lagringstaumlthet eller portal Detta foumlrharingllande skulle saringledes goumlra
det moumljligt att anvaumlnda trycksondering foumlr kontroll av tex paclmingsgraden i fyllshy
ningar En kalibrering med haumlnsyn till materialet blir dock noumldvaumlndig
74
800 +
J X I X
I I-
600 X
Cl X Baskarpsand- 1 O G 12-sandd Schultze Melzer 1 + Husbysand 11 ( 1965) C I Ibullo Il) 400
E --0 I IIl) 0
it f --ltIgt
11 C 0 0
V) +
200
oV
o~ 0
0--0
0 0 050 100 150
Relativ lagringsfaumlfhet Dr
Fig 4 Trycksonderingsmotstaringndet P t som funktion av relativa lagringstaumltheten D s r Correlation between the penetration resistance P t for the static penetrometer and the relative den- s sity Dr for the tested materials
75
Inverkan av vatten i sanden
De ovan redovisade resultaten haumlrroumlr fraringn foumlrsoumlk i torrt material vilket ju norshymalt ej paringtraumlffas i naturen Daumlrfoumlr utfoumlrdes ocksaring vissa foumlrsoumlk dels i vattenmaumltshytat material dels i fuktigt material som ovan naumlmnts
Foumlrsoumlken i vattenmaumlttad sand visade samma sonderingsresultat som foumlrsoumlken med sondering i torr sand med motsvarande portal
Eftersom effektivtrycket i jorden aumlr mindre i vattenmaumlttat material aumln i torrt material och friktionen mellan sondspets och sand blir laumlgre kan man foumlrvaumlnta att sonderingsmotstaringndet blir laumlgre i det vattenmaumlttade materialet Sannolikt aumlr detta fallet men skillnaderna aumlr saring smaring att de ej har framkommit vid dessa foumlrshysoumlk daumlr endast sonderingsresultatet ned till 45 cm djup anvaumlnts
I fig 5 redovisas resultatet av trycksonderingar i fuktig sand (vattenhalt 3 - 12 ) tillsammans med motsvarande kurvor fraringn foumlrsoumlken i torr sand Man finner att sonderingsmotstaringndet till foumlljd av kapillaumlrkrafterna i sanden oumlkat betydligt Saring tex oumlkade sonderingsmotstaringndet i Husbysand vid portalet e 0 80 fraringn ca 120 kp till ca 240 kp dvs med 100 Detta foumlrharingllande beaktas veterligt ej vid bestaumlmshyning av grundlaumlggningsnivaring eller tillaringtet grundtryck Maringnga har dock noterat hur sonderingsmotstaringndet minskar kraftigt vid eller naringgot oumlver grundvattenytan
Samband mellan inre friktionsvinkel och sonderingsmotstaringnd
Eftersom det ej var moumljligt att paringvisa naringgot direkt samband mellan sonderingsshymotstaringnd och sandmaterialens relativa eller faktiska lagringstaumlthet som var gemensamt foumlr alla de undersoumlkta sandmaterialen fortsattes foumlrsoumlken med beshystaumlmning av sandmaterialens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Inre friktionsvinkeln bestaumlmdes med hjaumllp av treaxliga tryckfoumlrsoumlk paring torr sand vid olika lagringstaumlthet hos resp material I fig 6 visas foumlrharingllandet mellan inre friktionsvinkeln tp d och porositeten efter konsolidering nc Inom de rmdersoumlkta porositetsomraringdena foumlr de tre sandtyperna aumlr sambanden mellan tpd och nc raumltshylinjiga Friktionsvinkeln var houmlgst foumlr Husbysanden (41 - 47deg) och laumlgst foumlr G 12-
osanden (31 - 36 ) bull
Genom att kombinera den ovan redovisade formeln (1) med ekvationen foumlr det raumlt-
76
800t----------------------------~
Torr Torr Baskarp- Husbysand sand
600
Q -le + Husbysand w =10-12 ~ )( Baskarpsand w=3-5 -0 C
bulli + -l)
400
0 +E
middot-l)
0) C
--Qj
-0 C 0 V)
200
x 0
050 060 070 080 090 100
Portal e
Fig 5 Vattenhaltens inverkan paring trycksonderingsmotstaringndet i Baskarp- och Husbysand
Comparison between the results from the static cone penetrometer tests in dry and moist sand
77
45
~
~ ~
~ -shyQ) -g-shy
40 i A
x Baskarpsand
o G 12- sand a ~
+ Husbysand
middot c
X
(J 0c
0 _
35 omiddot
~ -- O-Q)
--~
-
deg ~o
30 I-
30 35 40 45
Porositet efter konsolidering nc
Fig 6 Samband mellan inre friktionsvinkeln 4) d och porositeten n Inre friktionsvinkeln har bestaumlmts gen8m triaxialfoumlrsoumlk paring torrt material
Angle of internal friction 4)d for the three tested materials at different densities Results from triaxial tests
78
linjiga sambandet mellan inre friktionsvinkel och porositet farings nedanstaringende samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
c2 log P = c1 + (2)
tpd + c3
daumlr p = sonderingsmotstaringndet
= konstanterc1 2 3
inre friktionsvinkelnlf) d =
Exempel paring saringdana samband anges i fig 7 daumlr de beraumlknade sambanden redovisas tillsammans med erharingllna foumlrsoumlksresultat Som framgaringr av figuren finns det ej heller naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
i de haumlr tre undersoumlkta sandmaterialen utan friktionsvinkeln kan aumlndras utan att sonderingsmotstaringndet oumlkar Saringlunda erhoumllls paring 45 cm ajup ett spetsmotstaringnd av 200 kp vid en friktionsvinkel av ca 34deg i G 12-sand 39deg i Baskarpsand och 42deg i
Husbysand
Inverkan av jordens kompressibilitet
Till foumlljd av de erharingllna olikheterna bedoumlmdes det noumldvaumlndigt att i betraktelsen ta med aumlven materialens kompressibilitet Under en sista fas i undersoumlkningarna bestaumlmdes ocksaring sandmaterialens kompressibilitet m i cm2kp vid olika lag-v ringstaumltheter i den s k jaumlttekompressometern daumlr sanden kunde fyllas och packas paring samma saumltt som i oljefaten i vilka sonderingarna utfoumlrdes Kompressibiliteten har haumlr bestaumlmts paring grundval av den uppmaumltta sammantryckningen mellan lastshystegen 0 67 och 4 15 kpcm2 Som framgaringr av fig 8 framkom vid dessa foumlrsoumlk raumltlinjiga samband mellan materialens kompressibilitet och portalet i sanden Sambanden aumlr dock olika foumlr de tre sandsorterna Det visade sig att kompressishy
2biliteten var stoumlrst i Husbysanden (1 5 auml 4 0 middot 10-3 cm kp) och laumlgst i G 12-
sanden (0 6 auml 1 2 middot 10-3 cm2kp) Eftersom man kan foumlrvaumlnta att en houmlg komshy
pressibilitet skulle ge ett laringgt sonderingsmotstaringnd finner man haumlr foumlrklaringen till att det inte finns ett entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre
friktionsvinke1
Sedan det visat sig att sonderingsmotstaringndet ej heller var direkt och entydigt beshyroende av kompressibiliteten har flera foumlrsoumlk gjorts att erharinglla ett samband
79
8001---------~-------~--------+
x Baskarpsand
O G 12- sand
+ Husbysand
tJ c
bullt (
- 400 t----------+---l-----------+----J-----------4-1
E ( r c middot ltIl
tJ c
~
0
o--------------------------------10 35 40 45
Inre friktionsvinkel ltfgtd grader
Fig 7 Samband mellan inre friktionsvinkel och tryckshysonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de undersoumlkta materialen
Correlation between the static penetration resistance P st and the angle of internal friction
80
+
30t---------~----------------_-_____
gtltBaskarp sand OG 12-sand +Husby sand
-1
Q -le
u ~ 201----------1-----------+-+---------- E
X
Qmiddot-V) V) QJ
-shyQ E 0
~ 0r----------t-------------t-rr-----------1
00 _______________________________ a as a6 a1
Portal e
Fig 8 Samband mellan kompressibiliteten mv och portalet e
Relations between void ratios (e) and compressibility (m ) in cm2kp for the three tested materials v
81
mellan aring ena sidan sonderingsmotstaringndet och aring den andra naringgon funktion av jorshy
dens kompressibilitet och inre friktionsvinkel Ett saringdant samband visas i fig 9
och kan skrivas
p = 1 tg 23 4gt o 2 tg tp _ 4 6 ] (3)st 023 m [ tg 23 tp e
V
Sambandet gaumlller foumlr sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup i torr sand Som framshy
garingr av (3) aumlr det inte nog att enbart studera effekten av kompressibiliteten och
baumlrigheten paring sonderingsspetsen utan skillnaden i friktion mellan jord och
spets har aumlven faringtt beaktas Denna har uttryckts som foumlrharingllandet mellan en
medelfriktionsvinkel ( lfgt ) foumlr de tre sandtyperna vid olika lagringstaumltheter och 0
den uppmaumltta friktionsvinkeln vid aktuell taumlthet Friktionen mellan staringl och sand
har antagits vara 23 av aktuell friktionsvinkel i sanden
Summary
This paper describes some results from a laboratory investigation of penetration
resistance in cohesionless soils The investigation has been carried out in the
Soil Mechanics Division at the Royal Institute of Technology Stockholm and has
been supported by the Swedish Council of Building Research
The investigation included static penetration tests in three types of sand (Fig 1)
which were compacted to different densities in a cylindrical container The
penetrometer which is the most common type in Sweden is manufactured by
Nilcon AB and has a pyramidal point with a maximum cross-sectional area 2
of 10 cm
The test results show (Fig 3) that there is no unique relationship between the
penetration resistance at a certain depth and the void ratio in the sands As
shown in Fig 4 the normally assumed relationship between the penetration
resistance and the relative density D does not exist either r
As shown in Fig 5 the penetration resistance in moist sand was found to be
about twice the resistance in dry sand Other tests in saturated sand show that
there is no significant difference in the penetrometer resistance between dry
and saturated sand
82
+ 80 ~
+ +V
7 0 + X
X +
X v~
X60
~ Xc9-gr
~ 50 vO 0
___ ___~140
0 0 x Baskarp sand
30 o G 12-sand
+ Husby sand
20
1 0
I I040 02 06 08 10 12 14 16
Pst mv 10-1
Fig 9 Samband mellan trycksonderingsmotstaringnd P t kompressishybiliteten mv och inre friktionsvinkeln 4gt d 8
Correlation between static cone penetration resistance P t the compressibility mv and the angle of interna friction 8 4gt d
83
To study the effect of the internal friction and the compressibility of the sands
some additional tests were performed The angle of internal friction tp d was
taken from triaxial tests on dry sand and the compressibility m was taken V
from compressometer tests The results of these tests are shown in Fig 6
and 8
Since no unique relationships was found between the penetration resistance and
the angle of internal friction lf) d Fig 7 an attempt was made to find a correshy
lation between a combined function of tp d mv and the penetration resistance
Such a function is shown in Fig 9 and Equation (3)
Referenser
SCHULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol1 p 354-358 Montreal
85
ANVAumlNDNING AV TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING TYP NILCON VID GRUNDUNDERSOumlKNING
Professor Sven Hansbo Institutionen foumlr geoteknik med grundlaumlggning CTH
Inledning
JampW (AB Jacobson amp Widmark) har sedan 196 0 i sin konsultverksamhet anvaumlnt
trycksondering oumlverallt daumlr denna ansetts ekonomiskt konkurrenskraftig i foumlrshy
haringllande till alternativet viktsondering Firmans staumlllningstagande till foumlrmaringn
foumlr trycksonden har baserats paring att friktionen (eller kohesionen) mot sondshy
staumlngerna har foumlrsvaringrat och ibland resulterat i en felaktig tolkning av utfoumlrda
viktsonderingar jfr fig 1 a - b Det aumlr inte bara staringngfriktionens motstaringnd
mot nedpressning och vridning av sonden som daumlrvidlag har betydelse utan
ocksaring det ljud som uppstaringr laumlngs staumlngerna Detta ljud kan laumltt tolkas som ett
ljud fraringn sjaumllva sondspetsen och daumlrmed vilseleda borrningsledaren i hans beshy
doumlmning av jordart paring sondspetsnivaringn
Man kan konstatera att det raringtt en taumlmligen utbredd misstro mot trycksond av
typ Nilcon (f d Jonell amp Nilsson) En av anledningarna har varit att man med
denna trycksond ibland uppmaumltt saring stor mantelfriktion mot sondstaumlngerna att
spetsmotstaringndet blivit negativt ett foumlrharingllande som laumltt kan uppstaring naumlr totala
mantelfriktionen inte maumlts kontinuerligt utan endast punktvis (t ex paring varje eller
varannan meters djup) Dessutom aumlr det ofta svaringrt foumlr borrningsledaren eller
foumlr den som tolkar sonderingsdiagrammet att oumlverhuvudtaget avgoumlra mantelshy
friktionens storlek En ytterligare anledning till naumlmnda misstro aumlr att kaumlnsligshy
heten hos sonden inte aumlr tillraumlcklig vid de loumlsaste jordavlagringarna Okets
massa (15 alt 30 kg) verkar naumlmligen som en extra belastning paring sonden och
maringste vid en noggrann analys - liksom massan av paringskarvade sondstaumlnger -
adderas till det registrerade sonderingsmotstaringndet
Naumlr en ny utrustning introduceras aumlr det taumlmligen sjaumllvklart att man snart uppshy
taumlcker vissa barnsjukdomar Saringdana har ocksaring foumlrekommit paring Nilcons tryckshy
sond Bland dessa barnsjukdomar kan naumlmnas ofullkomligheter i kraftoumlverfoumlring
till skrivare (vissa glapp nollinjefoumlrskjutning) i djupregistrering (exempelvis
86
Kv 0---- Vi bull10
Fist gr smiddot middot AONJAumlR (ml G
5----
Lsk
L10---- lsk
25
15---- 50
7520----0 2J hv20cm
___ Skjuvharingllfasthet enl konmetoden vaumlnstra borrharinglet
25-- -- Skjuvharingllfasthet enlkonmetoden houmlgra borrharinglet m --e--- Sensitivitet enlkonmetoden vaumlnstra borrharinglet JW==t===t100
0 20 40 hv20cm---Q--- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrharinglet
Fig 1 a Jaumlmfoumlrelse mellan viktsonderingar i kvicklera (t o v) och normalshysensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshystaringnd mellan sondharinglen = 20 m Sonderingsmotstaringndet i kvickleran aumlr som framgaringr vaumlsentligt laumlgre aumln i den normalsensitiva leran
Comparison between weight-soundings in quick clay (left) and in clay with normal sensitivity The shear strengt in both cases approximately equal Distance between bore-holes = 20 m As can be seen the resistance to penetration in the quick clay is much lower than in the clay with normal sensitivity
87 Vb tt kPo(oreducerod I Vb
fv + 10 0 10 0 30 10 50 60 70 ~ 10
(mmy)L my0 F~~H~~fmiddot ~ -))1middot_Jw
ttvx u vx I ---r-vx -[ Il
~1--- Lt L vx middot--
i~ -- 11__-+---+--L vx
L vx sk kLvx
L vx 11gt++--+---t---llh-_ ___Lvx L vx
5 Lsk middot l -
L vx ll1----t---Lvx [(I L
I f--+-c+-L
]
II
L sk 11--11---
I I
iL
I ~
I
11gt--+-H-I middot1
10 I I
~
I -
I(
L Csk 111--+--+-c-++-i
I X~ I I _I
15---- L L sk 111--4---l--+l+--slc+--1 -I --_ II I ----I I
I )
St 13 1 +--i----20---- L 111---1-----+--++
I I ~
0 20 40 60 80 100 1Xl 11[) 11 11
25---- I
~
I
0 2 6 8 10 12 14 16 18 20kN I I I
~I _
I -3Q ____
I I I
I ~I
35----
---Q---- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrhoumllet (
-+- Skjuvhoumlllfasthet enl vingborr houmlgra borrhOumllet
I__ _ __ Sensitivitet enl kon metoden vaumlnstra borrhoumllet
40---shy ___ Skjuvharingllfasthet enlvingborr vaumlnstra borrharinglet
m 0 2 I 6 8 10 12 11 16 1 8 20 kN
Fig 1 b Jaumlmfoumlrelse mellan trycksonderingar i kvicldera (tv) och normalshy
sensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshy
staringnd mellan sondharinglen = 65 m Spetsmotstaringnden aumlr som framgaringr i
stort sett lika medan totala sonderingsmotstaringnden aumlr helt olika
Comparison between static penetrometer tests in quick clay (left)
and in clay with normal sensitivity Distance between bore-
holes = 65 m The shear strength in both cases approximately equal
As can be seen the point resistance is about the same whereas the
total resistance differs considerably
88
slirning mellan maumlttrissa och staringng) och i sjaumllva glappkopplingen till spetsen
(alltfoumlr kort slaglaumlngd och vakuumeffekter) Misstagen har emellertid underhand
raumlttats till och utrustningen fungerar nu i stort sett tillfredsstaumlllande Likvaumll
skulle man oumlnska sig en praktiskt anvaumlndbar och ekonomiskt konkurrenskraftig
trycksond daumlr man kunde maumlta dels motstaringndet mot sondspetsen direkt dels
friktionsmotstaringndet mot mantelytan paring en viss given laumlngd av sondstaringngen paring
viss given houmljd oumlver spetsen Kunde man dessutom vid spetsen bygga in yttershy
ligare registreranordningar tex portrycksmaumltare och gammaneutronsond och
faring hela resultatet utskrivet paring remsstans skulle man utan tvekan faring ett utomshy
ordentligt fint instrument foumlr kartlaumlggning av undergrundens tekniska egenskaper
Trycksondering ur konsultens synvinkel
Nilcons trycksond har trots de inledningsvis paringtalade bristerna visat sig vara
mycket anvaumlndbar i praktisk verksamhet - framfoumlr allt genom att den registreshy
rar sondmotstaringndet kontinuerligt Foumlrdelarna med metoden har blivit aumln mer
paringtagliga genom en mekanisering som eliminerat behovet av foumlrankringsanordshy
ningar moumljliggjort stoumlrre nedpressningskraft och medfoumlrt en kraftig rationalishy
sering i form av minskad undersoumlkningstid och reducerade kostnader Mekanishy
seringen har ocksaring medfoumlrt att inverkan av den personliga faktorn mer eller
mindre eliminerats
Vi kan alltsaring konstatera att trycksonden praktiskt-ekonomiskt i maringnga fall aumlr
oumlverlaumlgsen viktsonden som aumlr den naumlrmast jaumlmfoumlrbara sonderingsutrustningen
Hur ser man daring i dag paring moumljligheterna till en korrekt tolkning och aumlr dessa
oumlverlaumlgsna jaumlmfoumlrt med moumljligheterna vid andra sonderingsmetoder Som jag
naumlmnde inledningsvis raringder en viss skepsis gentemot trycksond av typ Nilcon
vilket bl a yttrat sig i att man i SGF s sonderingskommittes anvisningar - i de
fall trycksondering goumlrs - rekommenderat jaumlmfoumlrande viktsondering i ett
bestaumlmt antal borrpunkter Denna oumlvertro paring viktsonden aumlr foumlr mig garingtfull
och bottnar utan tvekan i en konservatism som trots paringstaringende om motsatsen
starkt praumlglar aumlven ingenjoumlrsfacket Det finns ocksaring en annan skola foumlr vilken
trycksonden aumlr naumlstan allena saliggoumlrande Av en nyutkommen bok av Sanglerat
(1972) framgaringr att man paring olika haringll i vaumlrlden bedriver en omfattande forskning
foumlr att kunna oumlversaumltta trycksonderingsresultaten till baumlrighets- och deformashy
tionsegenskaper Det foumlrefaller naumlstan som om man vill goumlra trycksonden till
ett universalinstrument med vilket man kan loumlsa alla geotekniska problem Foumlr
89
mig aumlr denna oumlvertro paring trycksonden lika oberaumlttigad som den tidigare paringtalade
misstron Trycksonden kan enligt min uppfattning aldrig bli annat aumln ett hjaumllpshy
medel - ett korrelationsinstrument - som goumlr det moumljligt att kartlaumlgga variashy
tioner i jordlagerfoumlljd och materialegenskaper inom en region med likartade
geologiska foumlrharingllanden De mera preciserade geotekniska egenskaperna likshy
som den detaljerade jordlagerfoumlljden maringste emellertid faststaumlllas med mera
sofistikerade metoder Trycksondering boumlr daumlrfoumlr alltid kombineras med andra
mera avancerade undersoumlkningsmetoder En direkt tolkning i stil med den som
anges av forskare och i laumlroboumlcker kan endast goumlras i saringdana fall daumlr de geoshy
logiska foumlrharingllandena aumlr ensartade och vaumllkaumlnda och daumlr egenskaperna hos inshy
garingende jordarter redan aumlr kaumlnda i foumlrharingllande till trycksonderingsresultaten
Kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd
En av metodens fraumlmsta foumlrdelar aumlr att den - jaumlmfoumlrt med andra sonderingsshy
metoder - starkt foumlrbaumlttrar moumljligheterna till kartlaumlggning av jordlagerfoumlljden
Detta skall haumlr illustreras med fyra exempel
Det foumlrsta exemplet aumlr haumlmtat fraringn en forskning utfoumlrd vid Chalmers tekniska
houmlgskola (jfr Hansbo S amp Torstensson B-A 1968) I samband haumlrmed gjordes
- vid sidan av trycksondering - en noggrann analys av jordlagerfoumlljden och de
geotekniska egenskaperna hos ingaringende jordarter i en deltaavlagring i Karlstad
fig 2 Som framgaringr kan man av sondmotstaringndet klart saumlrskilja graumlnsen mellan
det oumlvre lagret av organisk friktionsjord (haumlftiga kastningar i sondmotstaringnd) och
det undre lagret av mjaumlla (finsilt) - lera (ett lugnt foumlrlopp hos sondmotstaringndet)
oumlvergaringngen lerasandig mo naumlrmast oumlver fast botten aumlr ocksaring klart markerad
Den mjuka sonderingskurvan fraringn ca 15 till 30 m djup visar att jordlagren av
silt och lera aumlr homogena Mantelfriktionen aumlr som framgaringr houmlgre i den dyiga
leran aumln i den rena mineralleran (ca 3 - 5 kPa mot ca 1 kPa) Det framgaringr ockshy
saring att jorden ner till 15 m djup aumlr grovkornig (starkt varierande motstaringnd) och
mycket loumlst lagrad (laringgt medelmotstaringnd) De houmlga portal som uppmaumltts paring vissa
nivaringer i mon (finsanden) avspeglas klart i sondmotstaringndet Hade sonderingen utshy
foumlrts med viktsond skulle det - eftersom totala sonderingsmotstaringndet aumlr foumlrshy
haringllandevis lika genom hela jordprofilen - utan tvivel ha varit omoumljligt att avshy
goumlra de foumlrharingllanden som saring klart avspeglas i trycksonddiagrammet
Det andra exemplet aumlr haumlmtat fraringn riksvaumlg 15 mellan Karlshamn och Ronneby
0
5
10
15
20
Brungraring sandig mo med vaumlxtdelar
Brungraring mjaumllig mo med vaumlxtdelar
Brungraring dyig mjaumllig mo
Graring dyig lerig mjaumlla
Organisk
halt voldeglo
12 45 14 17 45 40 11 39 35 41 30 24 45 39 40
0
Kornstorleksfoumlrdelning Sonderinos-motstan11
vikt kN 20 40 60 80 100 0 25 50 75
( (
Densitet 3
tlm Vattenhalter
deglo 20 40 60
Portal SkjlNharingllfasthet
kPa 0 50 100
5
lf---+------+-+10
15
20
25 Graring dyig mjaumllig lera
25
E
g-300
s C
O
30 3 ~ 0
~ 06-02 mm mellansand 0 50 100 150
Sensitivitet
~ 02-006 mm grovmo ~ Vattenhalt Skjuvharingllfasthet en konfoumlrsoumlk
- lt006mmsilt bull bull Finlekstal -0--o- Sensitivitet enl konfoumlrsoumlk
Fig 2 Trycksondering utfoumlrd i en deltaavlagring Variationerna i spetsmotshystaringndet liksom storleken ger en god bild av jordlagerfoumlljden liksom av den oumlverlagrade sandens porositet
Static penetrometer test in a deltaic deposit The variation and magnitude of point resistance give a good picture of the soil profile as well as of the porosity of the top layer of sand
91
fig 3 Jordlagerfoumlljden karakteriseras haumlr liksom i oumlvrigt i Blekinge av oreshy
gelbundna vaumlxlingar mellan organiskt och oorganiskt samt mellan groumlvre och
finare material ofta med flera torrskorpebildningar orsakade av havets uppshy
repade transgression och regression Svaringrigheterna att tolka trycksonderingsshy
dio-rammet aumlr stoumlrre i detta fall aumln i foumlregaringende men kompletteras trycksonshy
deringen med provtagning paring vissa nivaringer - aumlven om detta sker i mindre utshy
straumlckning aumln som visas i figuren - faringr man som framgaringr en mycket klar bild
De vaumlxelvis foumlrekommande skikten av lera och mjaumllamo framtraumlder bl a tydshy
ligt Likasaring kan man klart urskilja att jorden mellan ca 5 5 och 8 m djup aumlr
mera homogen aumln i oumlvrigt vilket ocksaring framgaringr av provtagningen Den jaumlmshy
foumlrande viktsonderingen ger daumlremot smaring moumljligheter till en detaljerad tolkning
Det tredje exemplet - ocksaring det haumlmtat fraringn Blekinge naumlrmare bestaumlmt
kv Gaumlvle i Karlshamn - visar att man i de fall friktionen mot sondstaringngen kan
foumlrsummas faringr god korrelation mellan motstaringndet vid trycksondering och antashy
let vridna halvvarv vid viktsondering fig 4 Exemplet illustrerar ocksaring tvaring
icke ovanliga fel vid trycksonderingen Det ena felet bestaringr i att man efter varshy
je skarvning av sondstaringngen och lyftning av oket faringr ett tillfaumllligt oumlkat sondmotshy
staringnd Denna oumlkning kan bero paring portrycksfoumlraumlndringar i jorden under viloshy
pausen vid skarvningen och aumlr daring i och foumlr sig inte naringgot fel men den kan ocksaring
bero paring att sondstaringngen naumlr oket staringr i sitt oumlvre laumlge klaumlmmer mot sidan av
det foumlrborrade haringlet Motsatsen julgransform kan uppstaring om sondstaringngen
klaumlmmer mot sidan av haringlet naumlr oket staringr i sitt nedre laumlge Dessa klaumlmkrafter
kan undvikas genom att man anvaumlnder raka sondstaumlnger och ser till att sondshy
staringngen hela tiden loumlper lodraumltt utan att stoumlta mot haringlets vaumlggar Det andra
felet bestaringr i en nollinjefoumlrskjutning vilket framgaringr av att skrivararmen vid
skarvningarna (representerad i diagrammet av de paring varje meter aringterkommanshy
de horisontella linjerna) inte garingtt helt tillbaka
Det fjaumlrde och sista exemplet paring hur man med trycksondering kan bedoumlma jordshy
lagerfoumlljden aumlr haumlmtat fraringn Gaumlvle lasarett belaumlget paring en grusarings med svaringrforceshy
rat ytlager av sand och grus Med hjaumllp av trycksondering har det haumlr varit
moumljligt att lokalisera ett antal lerlinser eller lerlager under grundlaumlggningsshy
nivaringn fig 5 a - b Fig 5 a visar en jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och
sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr Fig 5 b visar ett trycksondharingl
kombinerat med provtagning 10 m fraringn sondharinglen i fig 5 a De stora och snabshy
ba variationerna samt storleken paring sondmotstaringndet visar att jorden inneharingller
92
Tr Vi ni =
o-(s)mmj L vx p~ m Mj
9 0 I m MJ
(gr)(I mMJ
5-
10-m
Fig 3
(rrv~)~j s IDi vx M I Mf(I)
Mjm MJ 100 19x 25
M I V LJ v L(mj) V L (mj)
V L ~j~ V L l
L mj L DJ L CD
mjM l
5 6 kN (l)s m Mn
Jfoumlnfoumlrelse mellan tryck- och viktsonderingsshyresultat i en finkornig skiktad jord Tolkningsshymoumljligheterna med avseende paring jordlagerfoumlljden aumlr som framgaringr vaumlsentligt baumlttre vid trycksonshydering aumln vid viktsondering
Comparison between static penetrometer test and weight sounding resistance in a fine-grained layered soil The possibility of interpretation with reference to the soil profile is obviously much better when using a static penetrometer than when using a weight sounding equipment
0--
s--
10--
15
20--m
93
Vb ~------------------~ st I
~~- + _10-+---+-+----+---+-+---+
Dy -l~~---+---l-+--1--1---+--j cmiddotJ -
G G Si -
I-
L~ -lnlr-=F=~c=--t--i--t---t---i I -
v ==-L2] - euJ-=lc---------+--t---t------1
(s)Si -llm-U~==l==-1--W
Li -
IL -- r7 77 7 - h
L -71-11----l--J--1--+----+---+--1---1
- ~ ~ -
L I gt I
I I _r
Sil -~t=t=t=t=~I~~~~ -= --(gr)S
-(s) Gr lot~2=plusmn4=plusmn6 =ai=~1o~J12=114k-N
I
f kPa ( oreducerad )
0 20 40 60 80
_
f
l --1--il---L---1
___~______ 0 20 40 60 8051
PRESSIOMETERMODUL Ep MPa
0246810
bull Sensitivitet (S 1)
enl vingborr
- Skjuvharingllfasthet tr)
Pf
enl vingborr
KRYPTRVCK Pt1 MPa GRANSTRVCK PI MPa
0 02 04 06 08 1 0
-_- I
I I Pt t ~
Fig 4 Exempel paring god korrelation mellan sondmotstaringnd vid trycksondering och antal vridna halvvarv vid viktsondering Den goda korrelationen sannolikt beroende paring att staringngfriktionen aumlr noll
Example of good correlation between penetration resistance and number of half-turns per unit penetration by weight sounding The good correlation probably due to the fact that the side friction is negligeable
94
--0
--5
--10
--15
--20
--25
grMmj M Lm vx
mj Ml (g) L(in) mj Ml vx mJ M f vx
L([)
L
(gr)s mL
Lm sm LMIT)
Ml v L(iJ)
ls M V L li v L [ _j
2 4 6 8 10 12 14 16 kN
0 2 4 6 8 10 12 14 16 kN 20 40 60 sek20cm middot m
fig a)
Fig 5
fig b)
Jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr i en oregelbunden aringsavlagring Trycksonderingen moumljshyliggoumlr i detta fall lokalisering av lerlinser (lerskikt) i sand- och grusshyavlagringarna Sondharinglet i fig b) belaumlget 10 m fraringn sondharinglet i fig a)
Comparison between static penetrometer tests and dynamic sounding type Pionjaumlr in an erratic esker The static penetrometer tests make it possible to locate clay lenses (layers) in the sand and gravel deposits The bore-hole in fig b) is situated 10 m from the bore-hole in fig a)
95
vaumlxelvis grovkorniga och finkorniga skikt Vi ser ocksaring hur man i b) faringtt vaumlsentshy
ligt stoumlrre totalt sondmotstaringnd aumln i a) men att spetsmotstaringndet i stort sett aumlr
lika Trycksonddiagrammen visar mycket klart laumlget hos de soumlkta lerlinsernalershy
lagren
Kartlaumlggning av jordarters geotekniska egenskaper
Som jag redan tidigare framharingllit boumlr en trycksondering om man vill naumlrmare
kartlaumlgga jordarternas geotekniska egenskaper kombineras med mera sofistikeshy
rade undersoumlkningsmetoder Det torde naumlmligen vara orealistiskt att foumlr prakshy
tiskt bruk bygga in i sjaumllva trycksonden alla de maumltanordningar som skulle beshy
houmlvas foumlr en korrekt analys Fraringgan aumlr om det oumlverhuvudtaget aumlr moumljligt att ta
haumlnsyn till alla de faktorer som paringverkar sonderingsresultatet Man behoumlver
bara peka paring saringdana faktorer som inverkan av neddrivningshastighet sensitivitet
i lera portrycksfoumlraumlndringar i silt och finsand stenar i sand och grus taumlttshy
liggande grovkornigare skikt i lera organiskt inneharingll etc foumlr att foumlrstaring hur
komplex tolkningen maringste bli Kombinerad med provtagning och direkt bestaumlmshy
ning av de geotekniska egenskaperna i faumllt och i laboratorium utgoumlr den emellershy
tid i praktiken ett utmaumlrkt och noumldvaumlndigt komplement En mycket omfattande
sammanstaumlllning av forskning och erfarenheter betraumlffande oumlversaumlttning av
spetsmotstaringndet foumlr olika trycksondtyper till skjuvharingllfasthet friktionsvinkel
etc har som naumlmnts gjorts av Sanglerat (1972) Den tolkning till skjuvharingllfasthet
som redovisas foumlr Nilcons trycksond maringste emellertid tas med stor reservation
och kan endast betraktas som oumlverslagsmaumlssigt korrekt foumlr lera av Goumlteborgsshy
typ Helt andra vaumlrden har ibland erharingllits foumlr lera inom andra regioner i
Sverige Man kan alltsaring konstatera att korrelationsfaktorn maringste bestaumlmmas
fraringn fall till fall Kaumlnner man korrelationsfaktorn har man daumlremot stora moumljshy
ligheter att goumlra en direkt oumlversaumlttning
Som exempel paring dessa moumljligheter vill jag bl a haumlnvisa till fig 2 daumlr den odraumlshy
nerade skjuvharingllfastheten uppenbarligen kan uttryckas som ca 120 av spetsshy
trycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna oumlvre graumlnsen) och fig 4
daumlr samma skjuvharingllfasthet aumlr ca 17 0 av spetstrycket (spetstrycket i
MPa = spets kraften i kN)
En aumlnnu baumlttre illustration till naumlmnda moumljligheter ges i fig 6 Trycksondeshy
ringen som i detta fall gjorts i en moraumlnlera i Lund har sedermera komplette-
Pr f Skr I+ 10 Tr il 0- F-Rii K
(s)m Mnl
mMnl flBI I iiJ
(m)Mnl
Mnl
Mnl 5-
Mnl
lTTENHALTERfrac34 0 20 o
PRESSIOMETERMODUL KRPTRYCK Pfl MPa Ep MPa GRANSTRVCK Pt MPa 0 4 8 12 16 20 q__ 05 10 1 5
t
~
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kN
10--m
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan resultat av trycksondering och pressiometerfoumlrsoumlk i moraumlnlera i Lund Spetsmotstaringndet avspeglar i stort pressiometershymoduler och graumlnstryck Comparison between results of static penetrometer and pressure meter tests in boulder clay in Lund The point resistance has good correlation with the pressure meter modulus and the critical pressures p1 and pfl
ltD 0-
97
rats med pressiometerfoumlrsoumlk och med belastningsfoumlrsoumlk Man ser att pressioshy
metervaumlrdena i stort sett avspeglar spetsmotstaringndet vid trycksondering oumlvershy
ensstaumlmmelsen aumlr mycket paringtaglig vad betraumlffar graumlnstrycken Pn och p1 En
analys visar att pressiometermodulen aumlr ca 2 (mera exakt 1 8 plusmn 0 7) ggr
spetstrycket att graumlnstrycken p1 aumlr O 2 (0 20 ~ 0 05) och Pn ca O 15
(0 14 plusmn 0 06) ggr spetstrycket Skjuvharingllfastheten bedoumlmd ur graumlnstrycket p1
och genom provbelastning av plattor med diametern 1 0 m blir i detta fall
ca 130 av spetstrycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna undre
graumlnsen) Helt andra relationer mellan spetstryck och pressiometervaumlrden
erharinglls emellertid i andra fall jfr fig 4
Sammanfattning
Trycksonden av typ Nilcon aumlr kanske fraumlmst genom sin kontinuerliga registreshy
ring av sonderingsmotstaringndet ett utomordentligt gott hjaumllpmedel foumlr kartlaumlggshy
ning av lagerfoumlljden i en jordprofil Foumlr bestaumlmning av jordens geotekniska
egenskaper boumlr den emellertid alltid kombineras med andra mera sofistikerade
metoder upptagning av ostoumlrda prover pressiometerfoumlrsoumlk faumlltvingborrning
etc Av spetstryckets och mantelfriktionens storlek kan man daumlrvid faring en god
uppfattning om de geotekniska egenskaperna hos den jord som aumlr belaumlgen mellan
provtagningsnivaringer och provtagningsharingl Metoden aumlr i sin nuvarande mekaniseshy
rade form rationell snabb och ekonomisk Direkt maumltning av spetstrycket och
mantelfriktionen skulle starkt foumlrbaumlttra metoden Det skulle ocksaring paring laumlngre
sikt vara oumlnskvaumlrt att aumlven kunna registrera portrycksfoumlraumlndringarna vid nedshy
drivningen och att resultaten skrevs ut paring rems stans
Summary
Experiences concerning the practical use of the Nilcon (previously Jonell amp Nilsson)
static penetrometer are presented It is shown that this penetrometer is an
extremely usable aid in locating various soil layers in a soil profile An advantage
in this respect of the Nilcon method is that the resistance to penetration is conshy
tinuously registered on a penetration diagram It is felt however that it should
not be used - unless combined with other more sophisticated investigations - to
classify the soils with respect to geotechnical data such as shear strength and
compressibility Such classification based only upon the results of penetrometer
98
tests can only be successful in regions with similar geological background
where furthermore the geotechnical data are lmown from previous experience
A proper combination of penetrometer tests and laboratory investigations and
also more advanced field investigations e g pressuremeter tests and field
vane tests is no doubt the easiest and best way - both from technical and from
economical aspects - to obtain the lmowledge of the subsoil required in modern
foundation engineering
The use of the Nilcon penetrometer is with its present mechanized form
rational quick and economic A direct registration of the point resistance and
of the side friction would strongly improve the method In a longer time
perspective it would be desirable to be able to register also the pore pressure
changes ltluring penetration and have the results printed on a tape recorder
Referenser
HANSBO S amp TORSTENSSON B-A 1968 Saumlttningar under oljecisterner
i Karlstad Vaumlg- och vattenbyggaren No 8 p 112-120
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice New York
99
0
ERFARENHETER FRAN TRYCKSONDERING
Teknologie doktor Torsten Kallstenius K-Konsul t
Kalibrering
En svensk specialitet aumlr och har redan fraringn boumlrjan varit sjaumllvregistrerande
sonder
De diagram oumlver spetsmotstaringnd - djup man faringr fram paring det viset blir mera detalj -
rika aumln diagram som ritas upp i efterhand efter borrningsprotokoll Denna deshy
taljrikedom har paradoxalt nog verkat foumlrsvaringrande foumlr trycksonderingens snabba
utbredning daring i boumlrjan maringnga geotekniker inte kaumlnde sig hemma med den specielshy
la typ av diagramtolkning man maringste laumlra sig
Naumlr vi i boumlrjan paring 1950-talet boumlrjade trycksondera med SGIs sonderingsmaskin
var foumlrsta intrycket att kontrasten i diagrammen mellan kohesionsjord och friktionsshy
jord var mycket tydlig och saumlkrare aumln vid viktsondering aringtminstone i Stockholmsshy
omraringdet (fig 1) och Goumltaaumllvdalen Vid utvaumlrdering av spetsmotstaringndet hade man
vissa problem med att spetsmotstaringndet vid smaring spetsdiametrar blev mycket litet
jaumlmfoumlrt med maumltnoggrannheten Foumlrsoumlkte man arbeta med stoumlrre spetsdiametrar
till samma staringngdiameter uppkom problemet med nollinjefoumlrskjutning Det kunde
konstateras att en spets med stor diameter blev mycket kaumlnslig foumlr det statiska
tryck som foumlrelaringg i haringlrummet ovanfoumlr spetsen Detta tryck kunde variera mel-
lan vakuum och houmlga oumlvertryck
Vid anvaumlndning av tung borrvaumltska ovanfoumlr spetsen var det moumljligt att faring sjunkshy
ning utan registrering av spetsmotstaringnd Trycktillstaringndet kan verka saringvaumll saumlnkanshy
de som houmljande paring spetsmotstaringndet vid stora spetsar om spetsmotstaringndet maumlts
paring hela spetsen (fig 2)
Foumlrharingllandena kring spetsen paringverkar spetsmotstaringndet ocksaring paring andra saumltt
Friktionen mot staringng eller mantel ger en nedaringtriktad kraft som kan oumlka total -
trycket i jorden vid spetsen och daring ocksaring oumlkar spetsmotstaringndet Porvattenstroumlmshy
marna kring spetsen kan paringverka saringvaumll spetsmotstaringndet som mantelmotstaringndet i
naumlrheten av spetsen
JL
L
L
vl
Msl
Msl
0 TJAringLE
1
100
2
i 9 I
crk
v1 I
9 I I I
9 I I I I I I I
q I
3 Mpm20 ttm3 20 40 60 80 degw
Fig 1 SGI maskinsonderingsdiagram Sollentuna Spets 0 25 mm mantel 25 mm
Diagram of the SGI Sounding Machine Sollentuna Point diameter 25 mm sleeve 25 mm
101
H ) H = STATISKT TRYCK FRAringN JORDEN
= STATISKT TRYCK UPPIFRAringN MOT SPETSEN
Lp
PORVATTENSTROumlM
U = (TIDEN)
KAN VARIERA MELLAN - 1 OCH H) VAumlTSKA
UPPAringTRIKTAD MANTELKRAFT = Mu UPPAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Su
~--- ~
Ps =llmiddot(tpmiddotLp 116ml + 11P2(cf+Uls (6ml-
- qh 1 ( lt6micro2- hr2 l ~-- _
NEDAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Sn
Ps = Su + Mu - Sn
Fig 2 Faktorer som paringverkar spetsmotstaringndet vid trycksondering
Factors influencing point resistance at penetration testing
102
Sk loumlseggsbildning kan paringverka sonderingsmotstaringndet Loumlseggsbildning innebaumlr
att jord haumlftar vid spets eller mantel och daumlrvid oumlkar dess verksamma tvaumlrsnittsshy
yta
Vid olika tillfaumlllen har trycksonderingsdiagram kunnat tolkas och jaumlmfoumlras med
skjuvharingllfasthetsbestaumlmningar Fig 3 visar naringgra exempel paring kalibreringar
Av maumlttekniska skaumll aumlr spridningen stoumlrst vid smaring spetsmotstaringnd Varierande
portryck aumlr en trolig huvudorsak till spridningen Portrycket har i lera konstashy
terats oumlverstiga 1 bar ( ~ 10 Mpm2) vid nedpressning av en staringng (jfr Kallsteshy
nius amp Wallgren 1956 fig 8a-b) men kan ocksaring vara avsevaumlrt laumlgre beroenshy
de paring dilatans och permeabilitet hos jorden Specifika trycket paring spetsen har i
allmaumlnhet varit houmlgre aumln vad som skulle kunna kalkyleras utan haumlnsyn till de
makrogeotekniska foumlrharingllandena Naumlr spetsdiametern oumlkar relativt staringngdiameshy
tern minskar det specifika trycket Oumlkad mantellaumlngd oumlkar det specifika trycket
Roterande staringng minskar spetsmotstaringndet
Diagramtolkning
En faktor som verkat foumlrdroumljande paring utnyttjandet av trycksonderingstekniken i
Sverige har varit bristen paring vaumlgledning naumlr det gaumlllt att tolka diagrammen Haumlr
behoumlvs kunskap om de maskinella och drifttekniska faktorerna erfarenhet av
diagram i olika lagerfoumlljder och viss tolkningsskicklighet Tolkning av trycksonshy
deringsdiagram faringr en viss likhet med tolkning av flygbilder Man kan ta haumlnsyn
till maringnga olika faktorer (fig 4)
Regelbundna hack i kurvorna med t ex samma intervall som skarvstaumlngernas
laumlngd tyder paring att skarvningsfoumlrfarandet portrycket eller den fria staringngvikten
har paringverkat resultaten
Spetsmotstaringndets storlek kan antyda fasthet om det aumlr mycket houmlgt och loumlshet
om det aumlr mycket laringgt men man kan inte utan vidare paringstaring att det gaumlller en viss
jordart Fig 4 antyder vissa tolkningselement som man kan ha nytta av Man
maringste laumlgga maumlrke till att alternativa tolkningar aumlr moumljliga saringsom figuren antyder
Fig 5 visar tvaring mycket lika trycksonderingskurvor i moraumlnlera daumlr man i det ena
fallet har ett gyttjeskikt som endast kan urskiljas genom en naringgot jaumlmnare kurvdel
lttk Mpm2
4+---~---~Nc20
3 EV
2 +------middot -~
Nc
4 8 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERABAringLSTA SPETS C40MM MANTEL 40MM
o----------25 4 CM SPETSD I AMETER
103
((k Mpm2
LOumlS
8
6
4
2
e
E
e e
bull el
5 10
15
Nc =18
20 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERAJAumlRVA SPETS I 25 MM MANTEL 25 MM
lt9-----+----1--e= 1 200 400 BAR
SPETSMOTSTAringNO
SGI SONDERMASKIN I LERAAGNESBERG SGI SONDERMASKIN KALIBRERING I SAND INVERKAN AV OLIKA SPETSAR VID SPETS l25MM MANTEL 25MM SAMMA STAringNG
crk Mpm2 Nc =18
8
6
4
2
Cl
e Cl
e
e
bull
e e e e
bullf vbull bullbull
5 10 15 20 BAR SPETSMOTSTAringND
NILCON TRYCKSOND I LERA JAumlRVA
10 CM2 SPETS
Fig 3 Naringgra kalibreringar av svenska trycksonder
A few calibration tests of Swedish penetrometers
A
J
DJUP
104
50
F
E
)
A = TORRSKORPA I LERA
B = MARKYTA MED FRIKTIONSJORD C = LERA GYTTJA ELLER LOumlST LAGRAD SAND
D = FYLLNING AV SAND ELLER GYTTJA
SPECIFIKT SPETSMOTSTAringND 100 150
G---===i==
E = MEDELFAST LAGRAD SILT SAND GRUS ELLER TORV (KOMPRIMERAD)
F = FAST LAGRAD SILT SAND ELLER GRUS G = FAST LAGRAT GRUS ELLER MORAumlN H = FOumlRSTADIUM TILL MORAumlN J = KONTRASTRIK LAumlTTOLKAD KURVA
K = KONTRASTFATTIG SVAringRTOLKAD KURVA L = OumlVERGAringNG POSTGLAC IAL - GLACIAL LERA
~ l r
STEN
STAringNGSKARVNING VID OLIKA MASKINER OCH OLIKA SILTJORD
Fig 4 Exempel paring tolkningselement vid trycksondering
Examples of interpretation elements in penetration testing
My my M
mMnl
Mnl
m Mnl
G Mnl
mMnl
Fig 5
w
T
St
Mj
T
G
Fr
Fig 6
105
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Malmouml 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Malmouml (Southern Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Skutskaumlr 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Skutskaumlr1 (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
106
Fig 6 visar ett liknande fall daumlr gyttjan givit laumlgre och jaumlmnare spetsmotstaringnd
Torven kunde lika gaumlrna ha tolkats som friktionsjord eller torrskorpelera
I maringnga fall aumlr det laumlmpligt att fraringngaring den tolkningsteknik man aumlr van vid fraringn
viktsonderingen Man kan inte utan vidare skriva Ko (oorganisk kohesionsjord)
eller Fr (friktionsjord) Oftast kan man goumlra jaumlmfoumlrande studier av olika diagram
tagna paring ett visst omraringde och daumlrvid urskilja vissa typiska diagramdelar Fig 7
visar exempel paring en saringdan tolkning daumlr man har faringtt hjaumllp av intilliggande diagram
och av gles provtagning foumlr uttolkningen som annars varit mycket svaringr att goumlra
Observera att mantelmotstaringndets (M) genomsnittsvaumlrden delvis oumlverstiger uppmaumltshy
ta totalmotstaringnd Man har haumlr bl a foumlrsummat staringngviktens inflytande
En viss kaumlnnedom om geologiska tolkningselement somt ex torrskorpa av lera
oumlvergaringng mellan postglacial och glacial lera och svallade skikt ovanfoumlr botten -
moraumln underlaumlttar tolkningen Man har ocksaring stor nytta av att i tabellform som
ansluter sig till ett omraringdes koordinater i plan ange trycksonderingsresultaten
foumlr att faring baumlttre oumlverblick
Tolkning av trycksonderingsdiagram skulle kunna underlaumlttas om man beaktar
kompletterande iakttagelser En saringdan iakttagelse aumlr mantelmotstaringndets tillvaumlxt
med djupet Antingen observerar man det totala motstaringndet mot sondstaringngen
eller ocksaring infoumlr man en saumlrskild maumltmantel daumlr delmotstaringndet bestaumlms (jfr
andra artiklar i denna publikation) Relationen spetsmotstaringnd - mantelmotstaringnd
har i Vaumlsteuropa anvaumlnts som tolkningshjaumllp
En annan god hjaumllp aumlr att avlaumlsa portryckets permeabilitetens eller spetsmotshy
staringndets aumlndring med tiden Variationer antyder finkornig jord Man skulle slutshy
ligen kunna jaumlmfoumlra resultaten vid statisk maumltning i form av belastnings- och
avlastningsfoumlrsoumlk med kinetisk maumltning (
Behov av forskning
Fig 8 visar vissa faktorer vid trycksonderingsspetsar som behoumlver utredas
typiseras och standardiseras Man skulle i en framtid ha nytta av att sortera
upp moumljligheterna mera komplett Omedelbart boumlr man soumlka aringstadkomma en
provisorisk standardisering och typisering enligt foumlljande
L A
a =gt a
C
C
HAringL 72
50
--middot--
107
BAR 100
----
HAringL 77
D
A = FASTA YTLAGER AV TORRSKORPELERA
B = FAST LAGRADE SKIKT AV LERA MJAumlLA ELLER MO
C = NAringGOT LOumlSARE SKIKT AV LERAMJAumlLA OCH MO
D = FAST LAGRADE BOTTENSKIKT SANNOLIKT FRIKTIONSJORD
Fig 7 Trycksonderingsdiagram fraringn Mjoumllby 10 cm2 spets typ Nilcon
50
Penetration-test diagrams from Mjoumllby (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
BAR
BENAumlMNING
SKARVSTAringNG
MAumlT MANTEL
EVENTUELLT ROumlRELSEORGAN
MAumlTSPETS
108
KRAFTMAumlTNIN
f PORTRYCKSMAumlTNINGJ r(EVENTUELLT )
kPERMEAlLITET) a
ATT KLARLAumlGGA
STAringNGDIAMETER
OumlVERSKJUTANDE MANTELLAumlNGD
MAumlTMANTEL ELLER EJ
MANTELLAumlNGD
MANTELD I AMETER
EVENTUELLT AVSTAringND MELLAN SPETS OCH MAumlTMANTEL
VAumlRDET AV KRAFT ROumlRELSEMAumlTNING VID STATISKT PROV
EVENTUELL SPETSMANTEL
SPETSDIAMETER
SPETSVINKEL
VAumlRDET AV PORTRYCKSshyOCH ELLER PERMEABILITETSMAumlTNING
Fig 8 Spetsen som forskningsobjekt
N eed of research concerning the penetrometer point
Uppdelning i typldasser
Spetsformen
109
Maumltmantelformen och mantelns laumlge
Staringngdiametern
Arbetshastigheten
Foumlr detta behoumlvs vissa utredningar och vaumlgledande foumlrsoumlk
Forskning foumlr diagramtolknin_g_ boumlr syfta till att bygga upp en bank av tolknings -
element foumlr jordarter och geologiska profiler daumlr man beaktar enbart spetsshy
motstaringnd enbart mantelmotstaringnd enbart E-modul eller enbart permeabilitet
men ocksaring beaktar relationer mellan dessa variabler Man bygger laumlmpligen ut
systemet gradvis och boumlrjar med spets - och mantelmotstaringnden Arbetet boumlr paring
laringng sikt syfta till en handbok i diagramtolkning
Man vill helst kunna omsaumltta trycksonderingsresultat till praktiskt anvaumlndbara
geotekniska upplysningar Daring boumlr man frac12alJ~~ och statistiskt utvaumlrdera tryckshy
sonderingens korrelationer till skjuvharingllfasthet kompressibilitet E -modul paringlshy
baumlrighet och plattbaumlrighet Sannolikt kan man haumlr faring anvaumlndbara naumlrmevaumlrden i
varje fall foumlr oumlversiktliga bedoumlmningar Foumlr aumlndamaringlet behoumlvs ett stort antal
case records
Trycksondering foumlrekommer i stor utstraumlckning framfoumlr allt i Centraleuropa
och Vaumlsteuropa Behovet av forskning kan inte skaumlligen helt ldaras av ett saring litet
land som Sverige Mycket borde kunna utvinnas av ett organiserat internationellt
samarbete och daumlr boumlr man satsa forskningsmedel Varingr geologi aumlr dock i vissa
fall speciell och fordrar insatser ocksaring av oss sjaumllva
Slutkommentar
Avslutningsvis kan den uppfattningen framfoumlras att trycksonderingen har stora
moumljligheter att ge god och billig information om geotekniska foumlrharingllanden Den
aumlr vaumll vaumlrd att satsa forskningsmedel paring Det kan antas att utvecklingen haumlr i
landet kommer att leda till tre olika slag av trycksondering
1 Den stora maumlngden av sonderingar kommer laumlmpligen att klaras med snabbt
och billigt arbetande spetsmotstaringndsmaumltande sonder som ger diagram ungeshy
faumlr av den typ som maskinsonderingen nu ger
110
2 Som rutinsondering i varingra vanligaste loumlsa till medelfasta jordlagerfoumlljder
kommer man ocksaring att anvaumlnda elektroniska sonder med moumljlighet att
bestaumlmma spetsmotstaringnd och motstaringnd mot en saumlrskild maumltmantel Trolishy
gen kommer kompletterande bestaumlmningar att foumlrekomma i en del sonder
daring man har goda moumljligheter att aringstadkomma detta elektroniskt vid en och
samma neddrivning
3 I fastare lagring kommer man kanske att ha behov ocksaring av naringgon utlaumlndsk
metod som utvecklats foumlr anvaumlndning i foumlrborrade haringl
Summary
Self-recording penetration tests area Swedish speciality since the end of the 1940s
The diagrams contain much information but one must learn how to interprete them
Diagrams from calibration tests with the SGI Sounding Machine and the Nilcon
Penetrometer are shown Most specific point resistances are higher than calculated
theoretically Skin friction and speed of penetration must influence Values scatter
much in soft clays Variable pore-water pressure and low apparatus-sensitivity for
great penetration force also affect the results Penetrometer points must not have
diameters much larger than that of the extension rods
Some diagrams difficult to interpret are shown
Future research and further studies in Sweden should concentrate on~
1 Standardization of a few principles of penetration testing
2 Preparation of a handbook for evaluation of penetrometer diagrams
3 Testing out correlations between point resistance - skin friction in the first hand and possibly also pore pressure and stress-strain relationships
4 International collaboration
5 Direct correlation of test values to practical engineering data
Referenser
KALIBTENIUS T amp WALLGREN A 1956 Pore water pressure measurement
in field investigations R Swed Geot Inst Proc No 13
0 0
PAGAENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGS-
UTRUSTNING I SVERIGE
113
UTVECKLING AV BORROS TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING SAMT DATAshyREGISTRERING AV RESULTAT FRAringN FAumlLT- OCH LABORATORIEUNDERshySOumlKNINGAR
Direktoumlr Arnold Haumlgby Borros AB
Nedan ges en beskrivning av hur Borros AB som konstruktoumlr tillverkare och
foumlrsaumlljare av geoteknisk utrustning ser paring trycksonderingen som en framtidsshy
metod vid geotekniska undersoumlkningar Eftersom Borros sjaumllv ej utfoumlr geotekshy
niska undersoumlkningar maringste bedoumlmningarna ske helt efter det intresse som
varingra kunder visat foumlr varingrt utvecklingsprogram Givetvis begraumlnsas ocksaring beshy
doumlmningen till de moumljligheter Borros har att kunna uppfylla de oumlnskningar som
framstaumllls
Foumlr ca 10 aringr sedan skaffade Borros en hollaumlndsk trycksond med mekanisk
kraftoumlverfoumlring fraringn spetsen upp till markytan daumlr man kunde avlaumlsa trycket
mot spetsen paring en maumltklocka Under loppet av 4-5 aringr gjordes sedan sporadiska
borrningar med denna utrustning i de svenska jordarna i samarbete med varingra
kunder foumlr att ge en uppfattning om vilka resultat denna metod kunde ge Vi
fann under denna tid att metoden saumlkerligen kunde ha stort geotekniskt vaumlrde
Vi fann dock att maumltapparaten ej var tillraumlckligt noggrann foumlr sitt aumlndamaringl och
att den inte var tillraumlckligt rationell att arbeta med Borrningarna blev med
andra ord foumlr dyra Foumlr att raringda bot paring detta konstruerade vi en helt annorlunshy
da maumltutrustning som haumlr skall beskrivas
Fig 1 visar sjaumllva maumltinstrumentet som har fyra maumltomraringden med vars hjaumllp
man kan registrera krafter som paringverkar maumltspetsen Den kaumlnsligaste skalan
kan registrera en kraft av O 1 kg cm 2 foumlr en naringl roumlrelse av 1 mm och den groumlvs -
ta skalan en kraft av 4 kg cm 2 foumlr en naringlroumlrelse av 1 mm Eftersom naringlen kan
roumlra sig 100 mm saring blir maumltomraringdet i det foumlrsta fallet 01 - 10 kgcm2
och i
det senare fallet 4 - 400 kgcm2 raumlknat paring den maumltspets som vi idag har i
lager Sjaumllva instrumentet aumlr ej bundet till dessa maumltomraringden utan kan anvaumlnshy
das foumlr maumltning av snart sagt alla storlekar av tryck
114
Fig 1 Registrerande maumltinstrument typ Borro
Recording unit type Borro
115
Det som haumlr beskrivits gaumlller endast den maumltspets som idag finns i lager Oumlnskas en maumltspets foumlrt ex max 10 ton blir maumltomraringdet 125 - 1000 kgcm
2
oumlver de fyra olika skalorna Kostnaderna haumlrfoumlr aumlr desamma men kaumlnsligheshyten blir betydligt mindre aumln foumlr den foumlrra spetsen Skulle intresset daumlremot vara att maumlta tex max 1 ton blir maumltomraringdet 0025 - 100 kgcm
2 I detta
senare fall blir givetvis kaumlnsligheten stoumlrre aumln foumlr normalspetsen
Maumltspetsen (fig 2) har ett cirkulaumlrt tvaumlrsnitt av 10 cm2 och en spetsvinkel av 60deg Den aumlr helt sluten och aumlr taumlt mot saringvaumll vatten som jord Den har ej naringgra roumlrliga delar och den maumlter enbart jordens tryck mot den koniska spetsen
Fig 3 visar det enklaste saumlttet att driva ner maumltspetsen i jorden naumlmligen med hjaumllp av en vevdomkraft som kan ge ett tryck av 4 ton Trycket mot spetshysen registreras paring instrumentets mm-rutade papper (torrnaringlsmetoden) genom att naringlen roumlr sig i rak linje fraringn vaumlnster till houmlger Spetsens laumlge i djup marshykeras genom papperets roumlrelse som kan varieras med 110 eller 1100 dvs 1 m roumlrelse av spetsen kan antingen ge 10 cm eller 1 cm roumlrelse av papperet Man kan under borrningens garingng goumlra anteckningar paring papperet med vilken penna som helst Naumlr borrningen aumlr klar kan protokollet kopieras i oumlnskat antal paring tex en Xerox-apparat Den dyrbara uppritningen kan saringledes undvikas Naringgra foumlrskoumlningar av protokollet som ibland sker vid uppritningen blir saringshyledes omoumljliga att goumlra
Vill man ha stoumlrre nedpressningskraft aumln 4 ton finns det motordrivna hydraushyliska domkrafter med en kapacitet av upp till 30 ton i lager
Vid ett besoumlk av professor De Beer fraringn Belgien sommaren 1972 diskuterades sondutrustning ingaringende och flera synpunkter erhoumllls Bl a har besoumlket mynnat ut i nykonstruktion av en spets som haumlr skall beskrivas mera i detalj
Spetsen har liksom tidigare en konvinkel av 60deg men tvaumlrsnittsarean aumlr 10 cm2 paring en laumlngd av 1 m oberoende av om friktionsmaumltning skall ske eller ej Skall friktionsmaumltning ske boumlr maumltkroppen foumlr denna maumltning vara placerad 05 m ovanfoumlr spetsen och den boumlr vara mellan 100 och 300 cm2 Den stora differensen torde bero paring olika oumlnskemaringl Eftersom maumltkroppen har ett tvaumlrshysnitt av 10 cm2 blir maumltkroppens omkrets ca 112 cm och dess laumlngd ca 9-27 cm
Fig 2 Maumltspets
Penetrometer point
Fig 3 Handdriven trycksonderingsshyutrustning
Hand-operated penetrometer equipment
J--1 J--1 a
117
Om man vaumlljer den kortare maumltkroppen faringr man en orolig maumltkurva som
registrerar tunna skikt av jordarter med annan friktion Vid den laringnga maumltkropshy
pen faringr man en lugnare kurva som ej saring starkt markerar de tunna jordlagren
Det aumlr aumlven bekant att neddrivningshastigheten aumlr av stor betydelse En neddrivshy
ningshastighet av 1 m per min har visat sig laumlmplig Det kan kanske anses att
denna relativt laringngsamma neddrivningshastighet skulle staumllla sig dyrbar men saring
aumlr icke fallet Under foumlrutsaumlttning att undersoumlkningen skall ske med kontinuerlig
neddrivning och s k flygande skarvning av borrstaumlngerna saring tar neddrivningen
av ett normalt borrharingl icke mer aumln 10-20 min
Ytterligare en omstaumlndighet som kanske inte paringverkar sjaumllva borrningen men
vaumll dess bedoumlmning aumlr skrivarnaringlens hastighet oumlver papperet En alltfoumlr snabb
skrivarnaringl goumlr laringnga hastiga utflykter oumlver papperet och registrerar onoumldigt
smaring hinder foumlr provspetsen En alltfoumlr laringngsam skrivarnaringl hinner icke med att
registrera vaumlsentliga hinder saringsom tunna lager av sand eller lera Vi har funnit
att en hastighet paring skrivarnaringlen av 5 cm per sek aumlr laumlmplig foumlr att ge en laumltt
laumlsbar registrering av foumlrloppet
Som synes aumlr det angelaumlget att snarast standardisera ovannaumlmnda maringtt och foumlreshy
teelser naumlr det gaumlller sjaumllva maumltspetsen och foumlrfarandet vid sonderingen Om
detta ej sker kan utvecklingen inom geotekniken komma in paring felaktigt sparingr
som aumlr till skada foumlr verksamheten Naringgon standardisering av saumlttet att maumlta
sjaumllva trycket eller friktionen oumlnskas ej ej heller saumlttet att foumlra upp dessa maumltshy
vaumlrden till registreringsapparaten Naturligtvis boumlr kraven paring sjaumllva maumltnogshy
grannheten anges i en standard laumlmpligen daring i form av en viss -sats av det
totala trycket mot maumltkropparna
Eftersom trycksondering i den haumlr noggranna formen knappast utfoumlrs i Sverige
idag aumlr det moumljligt att maumltutrustningen aumlr en smula dyr och komplicerad foumlr
att anvaumlndas endast till detta aumlndamaringl Det kan emellertid antas att databehandshy
ling av erharingllna resultat fraringn saringvaumll faumllt som laboratorier inte ligger saring saumlrskilt
laringngt framfoumlr oss Av denna anledningen har firman konstruerat ett instrument
som kallas GEODATAPLOTTER fig 4 Med detta instrument kan ett visuellt
protokoll i A4-format uppritas med hjaumllp av en specialkonstruerad multi-skrishy
vare med sifferkodifiering av samtliga standarduppgifter i protokollets huvud
och 2-siffrig kod foumlr alla iakttagelser under sonderingen Samtidigt som detta
118
Fig 4 Geodataplotter Instrument foumlr registrering av geotekniska faumlltshydata
Geodata plotter Instrument for recording geotechnical field data
119
sker kan via en kabel ansluten till instrumentet alla dessa uppgifter antingen
oumlverfoumlras till en 8-haringls remsstans i faumllt eller direkt till en datacentral via
MODEM-utrustning ansluten till telefonlinje Foumlr att ett saringdant instrument
skall vara ekonomiskt foumlrsvarbart har det konstruerats saring att praktiskt taget
all slags sondering kan registreras paring det saumltt som haumlr naumlmnts
Fig 5 a-f visar sex protokoll oumlver naringgra av de vanligaste undersoumlkningsshy
metoderna som i foumlrsta hand kommer att kunna registreras med detta
instrument
a trycksondering
b viktsondering
c hej ar sondering
d jord-bergsondering
e vingborrning
f inklinometermaumltning
Hur kan denna nyi metod foumlr try_cksonderh1g__g-0ras ekonomiskt anvaumlndbar
I dagens laumlge fraringgas fraringn flera haringll efter utrustningar som kan hanteras endast
av en man Foumlr naumlrvarande finns saringvitt bekant inga bestaumlmmelser som
hindrar att en man arbetar med motorsaringg eller koumlr traktor Daumlrfoumlr tror jag
inte att det aumlr foumlrbjudet att saumlnda endast en man i faumllt foumlr att goumlra en borrning
I varje fall aumlr detta riskfritt saring laumlnge det finns annan arbetande personal inom
houmlr- och synharingll Man kan daumlrfoumlr konstruera en rad enmansmanoumlvrerade utshy
rustningar varav haumlr skall beskrivas detaljer som houmlr till en saringdan utrustning
med vars hjaumllp en trycksond av den typ som haumlr beskrivits skall kunna manoumlvshy
reras av en man
Fig 6 visar en domkraft med vilken en man paring hydraulisk vaumlg kan trycka ner
en borrstaringng i jaumlmn takt till oumlnskat eller moumljligt djup Hydraulmotorn driver
samtliga friktionshjul som alla aumlr staumlllbara och placerade i zick-zack saring att en
varierande staringngdiameter icke kan skada borrstaringngen genom onormalt valsshy
tryck Denna domkraft aumlr placerad laumlngst fram paring dragstaringngen till en enaxlig
slaumlpvagn som kan kopplas till en vanlig jordbruks- eller skogstraktor foumlrsedd
med naringgon form av stoumlrthytt
~ N
s 11 i
a) Trycksondering
om~ oo 00100 1m mm oo mm 1m 1m 1
o--
151--
221-+-1+-H--t-H-l -middot+--++++-+--middot-
~-1J++i-l++++t+middotmiddotfi-+H
Static penetrometer sounding b) Viktsondering
Weight sounding c) Hej arsondering
Dynamic sounding
Fig 5 a-c Exempel paring olika diagram som kommer att kunna uppritas av geodataplottern
Examples showing diff erent diagrams which will be recorded by the geodata plotter
--
1-1 Ni 0
ltI
+ prrk~ 10deg 20deg 30deg
tmiddot-tmiddotmiddotmiddotjmiddotmiddotl--1middot-I
i-1-t - -1--
4 -t-t-t---t--7-JH t-middot-~-t-l- l- -l-middotlmiddot-J--1-l-+ +-1--1~-1-
5 i--+--1-4-+-+--t- 1--+~1- +-+ -1
6-- 1middot---- 1-t-
H-t
H-r-1+
9---l--+--4-+- H-+t--101--1--t- lmiddot-+-1-1
ll-1---1-
12
d) Jord-bergsondering Soil- and rock sounding
e) Vingborrning Vane boring
f) Inklinometermaumltning Inclinometer measuring
Fig 5 d-f Exempel paring olika diagram som kommer att kunna upp ritas av geodataplotten1
Examples showing different diagrams which will be recorded by the geodata plotter
+-
t7-t--
I- NI I-
122
Fig 6 Hydrauldriven valsdomkraft
Hydraulic driven rolling jack
123
En saringdan slaumlpvagnsenhet visas i fig 7 daumlr all utrustning foumlr en trycksondering
finns och befinner sig under neddrivning Garingngen foumlr ett borrharingls utfoumlrande blir
daring foumllj ande
Operatoumlren koumlr traktorn saring att maumltspetsen kommer rakt oumlver den plats daumlr
sonderingen skall ske Han garingr sedan oumlver till slaumlpvagnen och lyfter med hjaumllp
av markstoumldens domkrafter slaumlpvagnen saring houmlgt att lasten vilar uteslutande paring
stoumlden och saring att slaumlpvagnens golv aumlr horisontellt Daumlrefter goumlr han fast stagshy
kaumlttingarna i traktorns stoumlrthytt och driver upp den fraumlmre domkraften saring att
stagkaumlttingarna spaumlnns och att trycket paring de bakre stoumlden blir praktiskt taget
noll Ett stelt system har daumlrvid erharingllits som aumlr tillraumlckligt stumt och tungt
foumlr att kunna anvaumlndas som motharingll vid sjaumllva nedtryclmingen Denna sker nu
med hjaumllp av friktions domkraften och med 11flygande II skarvning Trycket mot
spetsen och friktionen mot spetsens sidor foumlrs som elektriska impulser genom
kabeln till instrumentet som ger dels en bild av foumlrloppet paring protokollet dels
stansning av en haringl remsa med vars hjaumllp erharingllna maumltdata kan utvaumlrderas i en
foumlr aumlndamaringlet programmerad datamaskin Naumlr sonderingen aumlr faumlrdig sker
uppdragning genom att rotationsriktningen vaumlnds paring hydraulmotorn och avskarvshy
ningen sker enligt den flygande principen
Hela denna slaumlpvagn kan byggas in och foumlrses med lyse och uppvaumlrmning och
kan paring saring saumltt bli en praktisk och attraktiv arbetsplats
Utvecklingsarbete aumlr igaringng aumlven foumlr den oumlvriga delen av firmans utrustningar
saring att samtliga svenska borrmetoder och laboratorieundersoumlkningar kan drivas
av en man och resultatet kan registreras i ovan beskrivna instrument foumlr vidare
behandling i datamaskin och lagring i databank
Summary
BORROS AB is specialist in geotechnical equipment which is for the main part
used in the Northern countries of Europe During about ten years the Company
has carried on research and production of the equipment shown in the figures
of the article
This progress has resulted that the Company now can offer a penetrometer
equipment where the pressure on the measuring rod is transferred as electric
124
le-
i ~~ltMt
I
~1c_TION -rBo-Rlii_O_E_U_lteTR-JC-AL_PE_N_E1C_Ro_N_ET-Elgt-=l-c=-~-=--=---=----_~
7r-i o~-_ f
OIAGIMN I-~~= -N-G-EN-JOuml-RS-FI-RM-AN_B_OR-RO_S_1_B t-------1
~-~ bullbull ~ -----~ - bullbull middot~ 1o7Z 1lJJ(
Fig 7 Borras el-trycksonderingsutrustning monterad paring slaumlpvagn
Borras electrical penetrometer equipment Trailer arrangeshyments
A Enaxlig slaumlpvagn att kopplas till traktor eller jeep Den elektriska utrustningen foumlr sondering aumlr monterad paring slaumlpvagnen Nedpressshyningskraft 4 ton utan foumlrankring
B Traktor eller jeep
C Justerbar kedja vilken foumlrenar s] aumlpvagn och traktor till ett stelt system under neddrivningen (Kedjan faringr ej vara ansluten under transport)
D Domkraft avsedd foumlr att spaumlnna kedjan C
E Tvaring domkrafter avsedda foumlr fixering av slaumlpvagnen i horisontellt laumlge
F El-trycksonden under neddrivning
G Anordning foumlr kontinuerlig neddrivning och uppdragning av sonden
H Plats foumlr sondstaumlnger
I Sjaumllvregistrerande instrument
K Kabel mellan sond och instrument
L Manoumlverpanel foumlr neddrivning och uppdragning samt foumlr domkrafter
M Hydraulaggregat foumlr G och domkrafterna
125
A Single axle trailer for towing after a tractor or jeep All equipment for el-penetration test is mounted on the trailer and penetration can be made up to a pressure force of 4 tons without any anchoring
B Tractor or jeep
C Adjustable chain which links the trailer and tractor to a fixed system of non-bending when operating with the penetrometer (The chain must be disconnected during transport)
D Hydraulic jack to stress the chain C
E Two hydraulic jacks to fix the trailer in a horizontal position
F El-penetrometer ltluring operation
G Push- and pull devices for continuous driving of penetrometer
H Place for sounding rods
I Self-recording instrument
K Cable from probe to instrument
L Operating panel for push- and pull devices and for hydraulic jacks
M Hydraulic unit for G and the jacks
impulses through a wire conductecl within the drill rod to a specially designed
recorder which on a diagram paper can register pressures between O 025 -
1000 kpcm2
Borros is also developing a special instrument called GEODATAshy
PLOTTER which besides what is related above can transfer all necessary data
from a field work to a 8-holes tape perforator in the field or via MODEMshy
equipment connected to the telephone net can transfer field work data directly
to a data central This latter equipment can even be used for recording when
performing penetration tests with other types of equipment existing in the
Nordic countries
127
NILCONS NYA GEOTEKNISKA FAumlLTUTRUSTNING Teknologie licentiat Sven Nilsson Nilcon AB
Maringlsaumlttningen foumlr utvecklingen av Nilcons nya geotekniska borrutrustning har
varit att denna ensam skall kunna klara huvuddelen av erforderliga faumlltarbeten
paring ett vetenskapligt riktigt effektivt och ekonomiskt saumltt Utrustningen har
byggts upp kring en trycksonderingsmetod som gjort det moumljligt att aumlven utshy
foumlra exempelvis provtagning vingborrning roumlrdrivning haringl tagning och rotashy
tionsborrning
En icke ovaumlsentlig del av utvecklingsarbetet har varit att framtaga ett laumlmpligt
fordon utformat foumlr sitt speciella geotekniska aumlndamaringl Daumlrigenom har man
kunnat inte endast rationalisera faumlltarbetet utan aumlven skapa baumlttre foumlrutsaumlttshy
ningar foumlr noggrannare tillfoumlrlitligare och effektivare provningar Utveckshy
lingsarbetet har skett i samarbete med ingenj oumlrsfirman Jacobson amp Widmark
Borrfordon
Fordonet har gjorts handdrivet foumlr att erharinglla maximal framkomlighet Denna
vagn eller raumlttare sagt handdrivna arbetsplattform aumlr foumlrsedd med tre
hydrauliska stoumldben med vilka plattformen snabbt kan instaumlllas horisontellt
oumlver borrharinglet (fig 1) Paring plattformen finns foumlrutom borrutrustningen allt
erforderligt borrmaterial samt hj 1ilpmedel saringsom el varmvatten arbetsbaumlnk
diskho m m I oumlvrigt gaumlller foumllj ande data foumlr bandvagnen
Bredd ca 20 m
Laumlngd ca 35 m
Vikt ca 3500 kg
Markfrigaringng 035 m
Hastighet 0 - 10 kmh
Vaumlndradie ca 1 m
Marktryck ca O 15 kpem 2
Vagnen aumlr foumlrsedd med dragkrok och har en dragkraft paring ca 4 ton
128
Fig 1 Banddrivet fordon med plattform foumlr borrutrustning
Tracked vehicle with working platform and boring equipment
129
Trycksonderingsutrustning
Den nya trycksonderingsutrustningen aumlr en vidareutveckling av Nilcons tidigare
trycksond med kontinuerlig registcering Utvecklingen bestaringr i huvudsak i att
maumlt- och registreringsmetoden foumlrfinats samt att kapaciteten oumlkats Dessutom
har sondutrustningen saringsom tidigare naumlmnts utformats saring att man paring ett
effektivt saumltt kan utfoumlra andra vanliga faumlltarbeten
Maumltning av spetsmotstaringndet
Foumlr maumltning av spetsmotstaringndet har vi valt samma metod som vid SGIs autoshy
matsond (trycksond) dvs staringngen vrids ner i marken i en bestaumlmd stigning
Daumlrvid maumlts baringde den totala vertikala neddrivningskraften och den horisontella
komposanten av mantelfriktionen (fig 2) I instrumentet har inbyggts en autoshy
matik som automatiskt subtraherar mantelfriktionen fraringn den totala neddrivshy
ningskraften varvid spetsmotstaringndet direkt registreras Till skillnad fraringn SGIs
automatsond har stigningen paring mar1telns skruvroumlrelse gjorts mycket mindre
naumlrmare bestaumlmt 197deg foumlr s6 335 mm borrstaringng Foumlrdelen med ~etta aumlr att
man minskar mantelfriktionens vertikala komposant och oumlkar den horisontella
Daumlrigenom blir den vertikala mantelfriktionens komposant i foumlrharingllande till den
totala neddrivningskraften mindre Paring detta saumltt erharinglls en avsevaumlrt baumlttre maumltshy
noggrannhet Det medfoumlr ocksaring att en stoumlrre del av neddrivningskraften garingr till
spetsen
Foumlr att detta maumltsystem skall fungera maringste man ha en noggrant fixerad skruvshy
roumlrelse Detta har kunnat erharingllas genom att den vertikala matningen sker
medelst 2 kulskruvar som mekaniskt har kopplats ihop med rotationen Matshy
ningen med kulskruvar har ocksaring valts foumlr att erharinglla en jaumlmn och deformashy
tionsstyrd neddrivning Foumlr automatsonden gaumlller i oumlvrigt foumlljande data
Maximal upp- och neddrivningskraft
Drivhastighft
Maximalt vridmoment
Rotationshastighet
Genomgaringngen i vaumlxellaringdan
14 ton
O - 6 mmin
75 kpm
0 - 200 rmin
s6 105 mm
Rotationsdelen kan kompletteras saring att ett maximalt vridmoment av 175 kpm och
en rotationshastighet av upp till 8 00 r min erharinglls
130
s
Fig 2 Principfigur Sondstaringngen drivs ner i en laringst skruvshyroumlrelse med en bestaumlmd stigning av 19 7deg Den horisontella komponenten FH och den vertikala S + Fv maumlts Paring instrumentet registreras automashytiskt spetsmotstaringndet S Mantelfriktionen FH kan ocksaring maumltas
Principle diagram The boring rod is driven down in a locked screw motion with a rise of 19 7deg The horizontal component FH and the vertical S + Fv will be measured On the instrument the point reshysistance S is automatically recorded The skin fricshytion component F H can also be measured
131
Saringsom standard anvaumlnds en haringlad borrstaringng med ytterdiametern i 33 5 och
innerdiametern i 15 mm Andra staringngdimensioner kan anvaumlndas varvid endast
en mindre omstaumlllning av instrumentet behoumlver utfoumlras
Maumltsystemet aumlr mekaniskt med en rak fjaumlder som kraftgivare Instrumentet
registrerar upp till 3 000 kp vertikalkraft och 75 kpm (alt 175 kpm) vridmoshy
ment Registreringsbredden paring papperet aumlr 100 mm och olika kaumlnslighet kan
instaumlllas fraringn 500 kp till 3 000 kp foumlr fullt utslag
Denna borrutrustning kan anvaumlndai foumlr ett flertal andra faumlltarbeten saringsom
1 Vingborrning Utrustningen kan direkt anvaumlndas foumlr vingborrning varvid
registrering kan ske med trycksondinstrumentet Man erharingller daring en ortoshy
gonal registrering Vridmomentkapaciteten aumlr 75 kpm (alt 175 kpm) vilket
aumlr mycket houmlgre aumln foumlr Nilcons tidigare manuella vingborr vars vridmoshy
mentkapacitet aumlr 12 kpm
2 Provtagning med St I Genom att anvaumlnda haringlade staumlnger kan den vanliga
provtagaren St I anvaumlndas endast med komplettering med ett mellanstycke
3 Skruvprovtagning och haringltagni~ med skruv upp till 300 mm diameter
Oumlnskad skruvstigning kan instaumlllas hydrauliskt
4 Upp- och neddrivning av olika borrstaumlnger upp till 100 mm diameter
5 Rotationsborrning Rotations- och drivhastighet kan instaumlllas var foumlr sig
och mycket noggrant Kulskruvmatningen medfoumlr en mycket jaumlmn nedmatshy
ning som aumlr oumlnskvaumlrd vid exempelvis diamantborrning
6 Hydraulisk bergborrning Utrustningen aumlr foumlrsedd med tvaring separata hydshy
rauliska pumpar som moumljliggoumlr direkt anslutning till en hydraulisk slagshy
maskin
Trycksondspetsens utformning
Eftersom sondering sker i okaumlnda och mycket varierande jordlager och under
varierande foumlrharingllanden aumlr det naturligt att det uppstaringr problem att ta fram en
utrustning och i varingrt fall en laumlmplig spets som kan taumlcka in huvuddelen av
erforderlig sondering i enlighet med den inledningsvis naumlmnda maringlsaumlttningen
132
I detta syfte har naringgra olika utfoumlranden paring spetsar provats Det enklaste utfoumlran -det (fig 3) aumlr en 10 cm2 spets med 60deg kon i enlighet med ASTMs foumlrslag till standard Spetsen kan antingen rotera med staringngen eller frikopplas fraringn rotation Ovanfoumlr spetsen har borrstaringngen foumlrsetts med en 250 cm2 mantel som vid nedshydrivning foumlljer med borrstaringngens roumlrelse men som kan frigoumlras foumlr maumltning av den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen Denna maumltning sker intermittent vid oumlnskat tillfaumllle
Ett av problemen med trycksondering i loumlsa och sensitiva leror aumlr att saringvaumll spetsmotstaringnd som mantelfriktion blir mycket smaring Vid exempelvis en skjuvshyharingllfasthet paring 1 - 2 Mpm
2 blir det totala spetsmotstaringndet omkring 10 - 20 kp
Detta aumlr vaumll litet om en tillraumlcklig noggrannhet skall kunna erharingllas foumlr anvaumlndshyning av spetsmotstaringndets vaumlrde vid utvaumlrdering av lerornas skjuvharingllfasthet Daumlrfoumlr har vi ocksaring arbetat med en stoumlrre spets paring 50 cm2 se fig 4 En saring stor spets minskar dock kraftigt sonderingsutrustningens moumljlighet att traumlnga igenom haringrdare lager Vi har daumlrfoumlr provat en spetskonstruktion daumlr den stora 50 cm2 spetsen kan frikopplas vid de haringrdare lagren varefter borrningen kan fortsaumlttas med 10 cm2 spetsen
En annan svaringrighet med trycksonderingen aumlr att man foumlr att kunna trycka igenom de haringrdaste lagren behoumlver en mycket houmlg tryckkraft paring upp till ca 1000 kpcm
2
Huvuddelen av de haringrda lagren synes man dock kunna trycka igenom redan vid ca 300 kpcm2 Detta motsvarar den kapacitet som utrustningen har utan att borrvagnen behoumlver foumlrankras Foumlr lager med ett stoumlrre spetsmotstaringnd aumln 300 kpcm2 aumlr man i foumlrsta hand intresserad av lagrets tjocklek och kanske inte saring mycket av spetsmotstaringndets exakta storlek Foumlr att i saringdana lager kunna fortsaumltta borrningen naumlr trycksondens maximala kapacitet uppnarings kan man oumlvershygaring till rotationsborrning Foumlr detta aumlndamaringl har anvaumlnts en fast spets som aumlr foumlrsedd med tre haringrdmetallkammar anbringade runt spetsen i samma stigning som skruvroumlrelsen vid trycksondering (fig 5) Naumlr den erforderliga drivkraften blir houmlgre aumln ca 3000 kp kan borrningen fortsaumltta genom att rotationshastigheten oumlkas i foumlrharingllande till neddrivningen Daumlrvid kommer kammarna att ge spetsen en god borreffekt och de haringrda lagren kan penetreras Under denna rotationsshyborrning registreras spetsmotstaringndet och sjunkningen som kan vara av vaumlrde vid utvaumlrdering av jordlagrens egenskaper Aumlven den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen kan maumltas Efter genomgaringngen av de haringrda lagren kan man direkt aringtergaring till ren trycksondering Vi tror att denna spetsutformning i kom-
Fig 3
133
A = 250an2
Standardspets Spetsarea 10 cm2bull Ovanfoumlr spetsen
foumlrsedd med friktionsmantel med 250 cm2 area Mantelfriktionen kan maumltas intermittent
Standard point Point area 10 cm2
bull Friction sleeve above the point of 250 cm2 The skin friction can be intermittently measured
134
I I
I I
I I
I I middotllt-t1
Y I I I
A= 50cm2
Fig 4 I mycket loumlsa lager anvaumlnds en stoumlrre spets med 50 cm2
area Naumlr haringrdare lager narings frikopplas den stoumlrre spetshysen och borrningen kan fullfoumllj as med den mindre spetsen (10 cm2)
2 In very loose layers a larger point of 50 cm can be used When reaching harder layers this point can be disengaged and the boring can be continued with a 10 cm2 point
135
SNITT A-A
Fig 5 Foumlr att oumlka nedtraumlngningsfoumlrmaringgan har spetsen foumlrsetts med haringrdmetallkammar placerade med samma stigning som skruvroumlrelsen I haringrda lager kan rotationsborrning tillgripas varvid kammarna ger god borreffekt
For increasing the penetration capability the point has been equipped with hard metal ridges located in the screw motion direction In hard layers one can change over to rotation boring The ridges then provide a good boring effect
136
bination med en frikopplingsbar 50 cm2 spets aumlr en mycket god loumlsning Daumlrshymed kan man taumlcka in ett mycket brett register fraringn de loumlsaste leror till de haringrdaste jordlager utan att i naringgon stoumlrre utstraumlckning goumlra avkall paring de vetenshyskapliga oumlnskemaringlen eller fraringn den foumlreslagna ASTM-standarden Den enda skillnad som erharinglls med en fast spets med kammar aumlr att huvuddelen av manshytelfriktionen runt spetsen ej kommer med i spetsmotstaringndet Man faringr daumlrigenom ett mer renodlat spetsmotstaringnd vilket maringhaumlnda kan vara av stort vaumlrde
Summary
The equipment consists of a tracked vehicle (working platform) on which an automatic prober is mounted (Fig 1) Vehicle as well as the boring equipment are hydraulically driven
The vehicle is constructed for driving in very difficult terrain while carrying necessary equipment The vehicle weights 3500 kg with a ground-pressure of 015 kpcm2 Width = 2 m length = 35 m
The automatic prober can perform the following
Penetrometer tests Mechanical measuring and continuous recording of point resistance and skin friction above the point The boring rod is rotated downshywards with a screwing motion and the instrument records the point resistance (Figs 2 - 5) The method is adapted to the proposed ASTM standard Point resistance up to 3000 kp can be measured at various scale readings
Vane testing Recording of undisturbed shear strength and sensitivity Torque capacity 75 kpm alt 175 kpm
Sampling Piston sampling with for instance St I Auger sampling with max diameter 300 mm
Rotating probing Diamond bo ring
Max driving force 14 ton
Max torque 75 kpm alt 175 kpm
Max rotation speed 200 rm alt 800 rm
137
GEOTECHS AKUSTISKA PENETROMETER
Civilingenjoumlr Per Jonell Geotech AB
Foumlr att foumlrenkla utfoumlrandet av trycksondering har en ny typ av trycksond-maumltshy
spets konstruerats Trycksonden maumlter spetskraften och friktionen kontinuershy
ligt Spetsens area aumlr 10 cm2 och friktionshylsans yta 200 cm2 Friktionshylshy
san aumlr placerad omedelbart ovanfoumlr maumltspetsen som har en konvinkel paring 60deg
De uppmaumltta krafterna fraringn spets och friktionshylsa saumlnds upp till markytan
som akustiska signaler i staringlstaumlngerna Foumlr sjaumllva kraftmaumltningen anvaumlnds
maumltare av typ svaumlngande straumlng Inga elektriska kablar ned till maumltsonden
behoumlvs Detta foumlrenklar i houmlg grad faumlltarbetet och goumlr trycksonderingen mycket
snabbare aumln vid de elektriska trycksonder daumlr man aumlr tvungen att trauml kablar
genom roumlr
Maumltsonden har en diameter av 35 5 mm och en laumlngd av 1 200 mm (Se fig 1)
Den laddas med 5 smaring transistorbatterier Dessa raumlcker foumlr ungefaumlr 10 timmars
arbete
Maumltsonden trycks ned i marken medelst paringskruvade staringlstaumlnger exempelvis med
diameter 25 mm Om man saring oumlnskar kan groumlvre staumlnger anvaumlndas De akusshy
tiska signalerna fraringn maumltsonden aumlr saring kraftiga att man i det nuvarande utfoumlrandet
utan svaringrighet kan trycksondera ned till 50 m djup
Maumltutrustningen har 4 maumltomraringden foumlr spetskraft 0 - 2000 kp 0 - 1000 kp
0 - 500 kp 0 - 250 kp
I sitt nuvarande utfoumlrande kan trycksonden utfoumlras foumlr en max spetskraft av
5 ton Vid friktionsmaumltningen har man 4 maumltomraringden till foumlrfogande 0 - 400 kp
0 - 200 kp 0 - 100 kp 0 - 50 kp
Friktionsarean aumlr som foumlrut naumlmnts 200 cm2
E E
0
sect 0 u
138
Sondstaringng ltJ 25mm
Ljudsaumlndare
Batterirum 5st batterier ltJ 25mm laumlngd 49mm
Elektronik
Kraftmaumltare
Friktionshylsa 200cm2 yta
Spets med vinkel 60deg
_ ~ 355 mm
Fig 1 Maumltsond
Measure probe
E
0
2
3
4
a 5
0 6
7
8
9
10
- gt r l
-(_
0 2 4 6 8 10
Spetskraft MPa
139
i
V
(
- -r-~ -
0 2 3 4 5
Friktion N cm2
Fig 2 Diagram uppritade av 2-kanalskrivare
Diagrams drawn by a 2-canal recorder
Fig 3 Borrutrustning monterad paringen handvagn
The boring equipment mounted on a tracked vehicle
140
De akustiska maumltsignalerna fraringn trycksonden spetskraft och friktion uppfaringngas
vid markytan av en mikrofon och leds via en elektronikenhet till en 2-kanalig
skrivare daumlr spetskraft och friktion registreras Skrivarens pappersframmatshy
ning styrs av sondens nedtryckning saring att tvaring kontinuerliga kurvor i avseende
paring djupet erharinglls Vanligen motsvarar 10 mm pappersframmatning en nedtryckshy
ning av 1 m Skrivaren aumlr saring utformad att den automatiskt registrerar vilket
maumltomraringde som anvaumlnds foumlr spetskraft- resp friktionsmaumltning
Utrustningen kan anvaumlndas i samband med olika typer av nedtryckningsanordshy
ningar Den aumlr saring enkel att skoumlta att den kan anvaumlndas kommersiellt vid tryckshy
sonderingar
Vid en saringdan sondering gjordes vid ett tillfaumllle 130 haringl med djup av 3 - 12 m
under en tid av 4 dagar
Fig 2 visar naringgra kurvor i naturlig skala uppritade av utrustningens 2-kanalshy
skrivare
I fig 3 visas utrustningen monterad paring en bandvagn typ Geotech
DISKUSSIONER
143
FELTKOMPRESSOMETER OG TRYKKSONDERING FOR BESTEMMELSE AV STYRKEPARAMETRE
N Janbu amp K Senneset Univ i Trondheim NTH (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
Innledning
Ved varingrt institutt er det i de siste 5-6 aringr utviklet og pri6vd et utstyr for in situ
maringling av jordarters setningsegenskaper feltkompressometeret Dette er i
prinsippet en belastningsplate som gir forholdet last-setning og tid-setning for
hvert lasttrinn
Kompressometeret kan ogsaring anvendes til aring fremskaffe brudd i jordarten det
plasseres i Dersom man samtidigt kan utvikle gode teoretiske li6sninger for
bruddproblemet saring kan disse li6sninger brukes til aring bestemme styrkeparashy
metrene Feltkompressometret videreutvikles hos oss med dette for i6ye
Fra skruplate til trykksonderingsspiss er det et relativt lite sprang i dimensjon
Fordelene ved trykksondering i denne sammenheng er mindre kraftbehov ved
bruddbelastning og en enklere nedf~ring
Den vesentligste forskjell er at skruplaten blir trinnvis belastet opp mot brudd
mens man ved trykksondering utvikler brudd ved kontinuerlig nedpressing med
en valgt hastighet
Den statiske situasjon er derfor enklere aring kontrollere ved skruplaten men dershy
som man innbygger statiske pri6vebelastninger ved trykksonderingen kan man
muligens oppnaring det samme
Teoretisk bakgrunn
Fig l vi ser i prinsipp grunnlaget for den teoretiske behandling av problemet
9sf
144
T
c 9o=----
9 I
ltP
r 1111 Po
ltI- 0 I o -tgtl I
Fig 1 Prinsippskisser
Key sketches
9sf -------~------gt-
Cj s f
9sf==Nqfmiddot Po+ (Nqf-1) middot90
9s fo == ( Nqf - l ) middot 9o
9 t bull bull~ ~ I C I== s 0 I 8 y ()
N9f- l
hvor tgltP finnes av Fig3
P01
naringr N 0 f er bestemt I
Fig 2 Lisning av styrkeparametre ut fra bruddbelastningsdiagram
Determination of strength parametres c and tan tp from point resistance q f versus effective overburden p
S 0
(J
145
Skissen til venstre i figuren viser en spiss belastet til bruddspenning qsf i et nivaring med effektivt overlagringstrykk p 1
bull I spenningsdiagrammet til hfl)yre er 0
disse verdier avmerket
Av diagrammet kan en ut fra likedannede trekanter utlede ffl)lgende relasjon
(1)
der Nqf = brereevnef aktor ved brudd
Fig 2 viser hvordan forsfl)ksresultatene fremstilles Spissmotstanden (bruddshybelastningen) avbildes i forhold til effektivt overlagringstrykk
I homogene avsetninger vil en kunne finne et tilnrermet rettlinjet forhold gjennom hele profilet Er det lagdeling vil en ofte finne karakteristiske helninger paring linjene for de forskjellige lag Disse betraktes ff6lgelig separat for aring finne de tilhirende styrkeparametre Fig 2 vi ser at helningen paring linjen definerer brereevnefaktor
N f Ut fra avskjreringen q f langs horisontalaksen kan man bestemme c som q S 0 vist i figuren
Den teoretiske sammenhengen mellom Nqf og tg lj)1 er vist i fig 3 som er
resultatet av den senere tids studier av hvordan jorden under spissen plastifishyseres ved lise og faste friksj onsmasser I denne fremstilling inngaringr Prandtls lisning som den heltrulme linje
Med henvisning til fig 2 og fig 3 faringes filgende prosedyre ved bestemmelse av styrkeparametrene
(a) Ta ut Nqf Av diagram fig ~l finnes tg lj) 1bull Forelfl)big benyttes Prandtl
for midlere lagring
(b) Avles eventuell nullskjrering q f S 0
Beregn tilhf6rende c av formelen
qSfo bull tg4) I
Nqf - 1 c = (2)
I et friksjonsmateriale som sand vil en vanligvis si at kohesjonsleddet er lik null Isaringfall finnes bruddbelastningen av ffl)lgende enkle relasj on
q f = N f middot p dvs q c O S q O 0
146
500
1 00 ==~_-_middot+middotI-_--++--middot=__
50
0 20
- -2
lt1gt C gt lt1gt lt1gt __
8 (0
i
2+--~-+---+----j qst +qo =Nqt(Po +qo)
i qo = l~p
Fast lagring
Prandtl3=0
Loumls lagring
1-+---+-----+-+----+-~~---~~ 0 02 04 06 08 10
Friksjon tgf-
Fig 3 Nqf - tgfgt
Bearing capacity factor N f versus friction tan tp q
147
Ikke desto mindre opptrer det ofte en tilsynelatende kohesjon ogsaring i det en er
vant til aring betrakte som kohesjonslise materialer I slike tilfeller betraktes
c = 11oppf11gtrselsparameter (tilsynelatende kohesjon)
I fig 4 er det vist noen eksempler fra civ ing dr Eresunds forsf6k ved
Chalmers tekniska higskola Giigtteborg (1972) hvorav det fremgaringr at selv i
sandig grus har en tilsynelatende kohesjon c gt O
Eksempler
Det henvises til fig 4 Venstre diagram viser Eresunds trykksonderingsshy
resultater Det kan med god tilnrermelse legges en rett linje gjennom de avshy
satte punkter baringde for fuktig og mettet grus
Den hiyre del av fig 4 viser belastningsfors)k i samme grus med dynamisk
og statisk forbelastning og et forsik uten forbelastning
Ved aring filge prosedyren gitt i forrige avsnitt faringr en fs6lgende styrkeparametre
A _ Trykksonderh1g_
(a) Nqf = 45
tgl) 1 = o 77 tp = 37 6deg (Prandtl)
2 (b) qsfo = 1 MNm
c = 17 5 kNm2
BO_ Belastning3fors)k 1 t~s belastning
(a) Nqf = 35
tg lj) = 0 77 (midt i ls6st omraringde)
(gt1 = 37 6deg
2 (b) q f = 26 MNm so 2
c = 59 kNm
0
0 I
50 I
~ 100 I I 0
Q_
_ ~
f 150 V
0) C 0)
0 copy gt
O 200
o) b)
9sf MNm2
9sf MNm 2
5 10 0 5 10 15
I I tgt- 0 I
j V Dynom isk forbelostel
_ Statisk forbelastct fJ I I 50 I
o I ~micro i 100 ~ I I -
0 (l_ ~ ~
c 150 c=o _A V
0) C I- teomiddotet isk 0) 0 I- I copy gt
0 200 0 Fuktig grus 0 6 tJ Fuktig grus
e M2ttet grus bull t li Mettel grus
Fig 4 To eksempler fra Eresund (1972) (a) Trykksondering (b) Belastningsfors9gtk
Two examples from Eresund (1972) (a) Penetration tests (b) Plate loading tests
I- i 00
149
Bl_ Belastningsforsilk statisk forbelastn~ng_
(a) N = 60 qf tg f) 1 = 083
I 7
o fgt = 39
2 (b) q f = 23 MNm so 2 c = 32 kNm
(Prandtl)
B2 _ Belastni~sforsilkz_dynamisk forbelastni~
(a) Nqf = 52
tg l) 1 = 080 I 38 6deg -igt =
(b) q f = 5 MNm2
so 2 c = 78 5 kNm
Sluttkommentar
(Prandtl)
Varingrt institutt vil fortsette denne forskningen som er innledet Vi vil utvikle
varingrt kompressometer med tanke paring aring verifisere sammenhengen mellom brereevne
(brudd) og styrkeparametre Vi er ogsaring sterkt interessert i aring undersike trykkshy
sonderingsresultater med tanke paring aring finne den samme relasjon
Summary
This short paper discusses the possibilities of obtaining shear strength parashy
meters from in situ measurements by field compressometers and penetration
instruments An important part of the investigations ahead of us will be centred
around
(1) improved interpretation procedures
(2) better field testing technique and
(3) revised instrumentation to correspond as closely as possible to the basic concepts of the interpretation theory
150
Litteratur
ERESUND S 1972 Saumlttningar hos cirkulaumlra stela fundament paring friktionsjord
Inverkan av dynamisk foumlrbelastning Doktorsavh CTH Goumlteborg
JANBU N 1972 NGM-72 Kriterier for valg av analytiske redskaper i anshy
vendt geoteknikk
151
oumlvriga diskussionsinlaumlgg
Erik Sandegren
Jag aumlr helt oumlverens med Hans bo om att trycksondering kan bli en metod som
raumltt utvecklad och marknadsfoumlrd kan ge mer omfattande och noggrannare inforshy
mation aumln nu anvaumlnda metoder Vad jag anmaumlrker paring aumlr att man nu paring en del haringll
anvaumlnder trycksonden paring ett saringdant saumltt att det skadar metoden I dagens laumlge aumlr
den icke 4rnlibrerad paring ett saringdant saumltt att den kan anvaumlndas som en universalshy
metod och faring har foumlrmaringgan att tolka resultaten tillfredsstaumlllande ofta daumlrfoumlr
att faumlltarbetet varit undermaringligt I dag aumlr den ett utmaumlrkt alternativ endast och
om en fullt kunnig faumlltgeotekniker anvaumlnder den och den geotekniske konsulten
har stor vana vid tolkning av resultaten
Det aumlr vidare enligt min mening inte fair play att vid en jaumlmfoumlrelse mellan
olika metoder framharinglla att viktsondering icke garingr att utfoumlra om man foumlrst
maringste traumlnga igenom ett maumlktigare fast lager Det visar bara att foumlredragsshy
haringllaren ehuru specialist paring trycksond icke aumlr medveten om vad en vildsond
i praktiken raumltt skoumltt kan aringstadkomma Det aumlr helt enkelt saring att baringda dessa
metoder maringste skoumltas med stor omsorg paring raumltt saumltt
Fig 5 visar ett exempel paring en vaumll utfoumlrd vildsondering som helt vederlaumlgger
Hansbos uppgift Det aumlr aumlven anmaumlrkningsvaumlrt hur bra en enkel sticksondering
kan ge vaumlrdefulla uppgifter I dagens laumlge foumlrutsaumltts att enaumlr man i allmaumlnhet
foumlr naumlrvarande har baumlttre kaumlnnedom om utvaumlrdering av viktsonderingsresultat
trycksonderingen 4ltalibreras 11 genom ett raumltt avvaumlgt antal viktsonderingar
Detta hade icke varit noumldvaumlndigt om trycksonden marknadsfoumlrts paring ett konsushy
mentvaumlnligt saumltt fraringn boumlrjan och paring ett noumljaktigt saumltt kalibrerats Om trycksonshy
den faringr utvecklas paring raumltt saumltt kommer det icke heller att varken bli noumldvaumlndigt
eller vara riktigt i framtiden
Sven Hansbo
Det aumlr i princip fel att kalibrera trycksondering med viktsondering som ju aumlr
en saumlmre metod
Erik Sandegren
Det aumlr inte fraringgan om kalibrering i egentlig bemaumlrkelse utan en jaumlmfoumlrelse med
en metod som man har personlig erfarenhet av
~deg
~-
J0o fO
t
) Vi
O 31)20 10
hv2ocm (4-91middot71
35+4-34
lU I I I
~ lt ~ ~1 ~ I ~ ~ ~ 0
) Sti
s
s
M2ri __ s
~ s f97 s
mr
iJ5o
tr mf
300 ll3 middot71
Ptanritnmg G 160 8 68
-------
I
I I
~ ___L_ -- middot-- ---middot
~1 10
35bull44-3
I
I I
il ~1
0
l ~ ~
_J ~
Fxl(mJ49J1 H50 ring Sten- bull bull UMlou
~1i ~ BandetNynashomnAng~Qisstn-AvSJO I( Torsteinsrud lfAI( h7dsystem 1900 SJ Stracka Tun9~sto Aringtvsjii Godhnd Q ~
Banlangdmatning fraringn NynOshomn ~- ou S~
Forklaring till beteckningar se
ritningar G ~ och H
Rsbk Jordbro Uslr foumlr Kovolrtrur 11 G 60 J 77 fT cen1tni Tvdrsefrtioner f[_S5bulltS4 -lj~Lt+J =------- ---middot--1____J__ I
Jorvaltrnltlge
BANAVDECN l GEOTEKNISKA KONTORET
Fig 5 Resultat fraringn vikt- och sticksondering
Results from weight sounding (Vi) and from simple sounding by manual pressing (Sti)
I- cn N)
153
Bengt Broms
Friktionsmantelns placering beror paring maringlsaumlttningen foumlr dess anvaumlndning Vid
placering naumlra spetsen erharinglls i foumlrsta hand indikation paring jordart och jordlagershy
foumlljder Vid placering paring stoumlrre avstaringnd fraringn spetsen blir den uppmaumltta mantelshy
friktionen mer representativ foumlr mantelfriktionen mellan tex jord och paringle
(friktionsparingle)
Bernt J akobson
Vid trycksondering utbildas enligt min uppfattning inga egentliga glidytor runt
spetsen utan jorden pressas undan I loumlst lagrad jord komprimeras jorden
under spetsen vilket torde medfoumlra ett laumlgre sidotryck naumlrmast ovanfoumlr spetshy
sen Motsatsen gaumlller vid fast lagrad jord Det aumlr sannolikt att man kan faring
information om jordens paclmingsgrad genom foumlrsoumlk med dubbla friktionsmantshy
lar den ena placerad naumlra spetsen och den andra paring laumlngre avstaringnd daumlrifraringn
Saringdana foumlrsoumlk borde utfoumlras i forskningssyfte
Som ordfoumlrande i symbol- och beteckningskommitten vaumldjar jag om synpunkter
paring saumlttet att redovisa trycksonderingsresultaten
154
STANDARD FOumlR TRYCKSONDERING
Ulf Bergdahl Orrj e amp Co - Scandiaconsult (foumlrberett diskussionsinlaumlgg)
Under en foumlljd av aringr har sonderingskommitten arbetat med standardisering av
vikt- och hejarsonderingsmetoderna och nu naringtt fram till en standard foumlr saringvaumll
utrustning som utfoumlrande som i moumljlig maringn ger reproducerbara resultat dvs
ger resultat som aumlr naumlra oberoende av vem som utfoumlr undersoumlkningen och med
vems utrustning den goumlrs Trots detta maringste man dock raumlkna med vissa variashy
tioner i sonderingsmotstaringndet som beror av tex foumlrborrningsdjup och vattenshy
foumlrharingllandena i jorden Speciellt i siltiga jordar kan saringdana variationer bli av
betydelse vid val av grundlaumlggningsmetod
Vid standardiseringsarbetet foumlr vikt- och hejarsondering har man gjort den ershy
farenheten att en maumlngd icke paring foumlrhand foumlrutsedda faktorer kan faring stor invershy
kan paring resultaten jfr tex rotationen av sondstaringngen vid hejarsondering Man
kan daring fraringga sig om motsvarande svaringrigheter kommer att uppstaring vid standardishy
seringsarbetet foumlr trycksonden som nu paringboumlrjats
Till skillnad fraringn viktsonden har man foumlr trycksonden moumljlighet att haumlmta en del erfarenheter fraringn utlandet daumlr det dock foumlrekommer flera olika system foumlr tryckshy
sondering med eller utan maumltning av lokal mantelfriktion vid spetsen
De faktorer som kan foumlrvaumlntas ha betydelse foumlr sonderingsresultaten vid tryckshy
sondering aumlr
foumlr spetsen tvaumlrsnittsarea tvaumlrsnittsform spetsvinkel mantellaumlngd utformshy
ning av spetsens avslutning upparingt och spets ytans raringhet
foumlr friktionsmanteln placering laumlngd diameter och raringhet
foumlr staumlngerna diameter rakhet
foumlr utfoumlrandet nedpressningshastighet eventuella avbrott i sonderingen fraringgan
155
om kontinuerlig eller diskontinuerlig drivning rotation av sonden samt metoden
foumlr nedpressning (hydraulisk pressning eller mekanisk skruvmatning)
Foumlr att i viss maringn belysa behovet av en standardisering aumlven paring trycksonderingsshy
omraringdet visas i fig 6 en jaumlmfoumlrelse mellan resultat erharingllna med den vanligen
anvaumlnda Nilconutrustningen samt med Borros utrustning foumlr maumltning av enbart
spetsmotstaringnd Undersoumlkningen har utfoumlrts vid ett nytt bostadsomraringde i
Botkyrka-Alby soumlder om stockholm daumlr jorden bestaringr av varvig lera mjaumlla 0
och mo Jaumlmfoumlrelsen har presenterats foumlr sonderingskommitten av Ake Holgers-
son Kjessler amp Mannerstraringle AB
Foumlr att moumljliggoumlra en direkt jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden har i diagramshy
met fraringn Borros undersoumlkning inritats spetsmotstaringndet som maumltts med Nilcons
utrustning Man finner att spetsmotstaringndet maumltt med Nilconutrustningen naumlstan
genomgaringende aumlr laumlgre aumln det som maumltts med Borros utrustning trots att baringda
spetsarna har 10 cm2 tvaumlrsnittsarea En orsak till skillnaderna kan vara att
man paring Nilconutrustningen har stoumlrre skillnad mellan spetsens tvaumlrmaringtt och
sondstaringngens tvaumlrmaringtt aumln paring Borros utrustning Detta medfoumlr att jorden naumlrshy
mast framfoumlr spetsen laumlttare kan pressas foumlrbi spetsen och spetsmotstaringndet
daumlrigenom blir laumlgre
De observerade skillnaderna spelar normalt inte saring stor roll naumlr man goumlr sonshy
deringar foumlr att bestaumlmma jordens lagerfoumlljd och relativa fasthet Baringda diagramshy
men aumlr ju ur denna synpunkt likvaumlrdiga Emellertid kommer trycksondering att
faring allt stoumlrre betydelse foumlr utvaumlrdering av jordens haringllfasthets- och kompressionsshy
egenskaper varfoumlr man blir beroende inte bara av relativa vaumlrden utan ocksaring av
spetsmotstaringnd och mantelfriktion i absoluta tal Till foumlljd haumlrav aumlr det noumldvaumlndigt
att vi arbetar foumlr en standardisering av trycksonderingen och haumlrvid beaktar de
nordiska och europeiska straumlvanden som paringgaringr i samma riktning
E Il J - 0
0
V I KTSONDERING PROVTAGNING
~ ~11~Pc mi(l ~mj)l(])
fi kPa (oreducerod) 0 10 20 _3) 40
54
~
TRYCKSONDERING ENLIGT SYSTEM NILCON
TRYCKSONDERI N G ENLIGT SYSTEM BORROS OCH SPETSMOTSTAringND ENLIGT SYSTEM NILCON
5 gt--------~t
mlM
~~~ I I I I I MANTELFRIKTION I t==L I I I I I 17 M(l)
I l
v l mjMf VlJj ML ~tiMi u mr1 ~(~[)
j) M
0
5
10f--------lt = I I I I I 10
40 20 hv sek 20cm
020406080 St
0 2 5 6 MPa
1 2 3 4 5 6 1 MFb T0TALM0TSTAringN0 PER YTENHET AV SPETS
15 __ _____________________________________________________ _ 15
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden erharingllna enligt system Borros och Nilcon
Comparison between the point resistances obtained by the Borros and Nilcon systems respectively
1-1 cn 0)
157
Forts diskussioner
Torsten Kallstenius
Naumlr det gaumlller lokalisering av spets manteln har jag den uppfattningen att den
boumlr lokaliseras saring naumlra spetsen som moumljligt och foumllja spetsens roumlrelse De
makrogeotekniska spaumlnnings- och tryckfoumlrharingllandena intill spetsen blir under
alla foumlrharingllanden saring komplicerade att man maringste soumlka direkta korrelationer
mellan maumltta krafter och soumlkta geotekniska egenskaper Dessa korrelationer
kraumlver standardiserade redskap och foumlrfaringssaumltt och anpassning till olika
geologiska foumlrharingllanden
Som teoretisk ansats tycker jag att glidytekalkyler inte laumlmpar sig lika bra som
plasticitetsteori av den typ som anvaumlnds vid pressiometerfoumlrsoumlk Sjaumllv har
jag efter Nadai och Odenstad haft nytta av uttryck av formen
qs
1f
p R
0r
Tf
Gt Tf
Haumlr aumlr
p
R
r
=
=
=
=
43 [ f(St) ln ~ + 1] 3if
~ qs
4 f(St) ln r -Lf R
Gr 2 f(St) -
Lf
specifika spetsmotstimdet
jordens skjuvharingllfasthet vid spetsen
jordens E-modul
den plastiska zonens radie
spetsens radie
avstaringnd fraringn centrum
aumlr ett maringtt paring skjuvharingllfasthetens reduktion after peak och kan saumlttas till O 9
158
Bengt Broms
Man har erharingllit baumlttre korrelation mellan spetsmotstaringnd och deformation aumln
mellan spetsmotstaringnd och jordens inre friktionsvinkel vilket bekraumlftas av
undersoumlkningar utfoumlrda av Buisman
Erik Sandegren
En stoumlrre insats borde goumlras foumlr att foumlrbaumlttra tolkningsmetodiken Det boumlr finshy
nas utrymme foumlr detta i det paringgaringende utvecklingsarbetet saumlrskilt med tanke
paring de stora kostnader som laumlggs ned paring foumlrbaumlttringar av utrustningen
Bengt Broms
Baumlrighetsfaktorn N ~ 15 bygger paring utlaumlndska erfarenheter och gaumlller foumlr C
fu lt 50 kNm2 och laringgsensitiva leror Houmlg sensitivitet ger normalt laringga vaumlr-
den paring baumlrighetsfaktorn N bull Anledningen till att N vid trycksondering aumlr houmlgre C C
aumln vad som uppmaumltts foumlr paringlning (N = 8-10) aumlr troligen att neddrivningshastig-c
heten aumlr stoumlrre vid trycksondering (ger ca 10 oumlkning vid en tiofaldig oumlkning av
penetrationshastigheten) och att spetsmotstaringndet vid trycksondering inkluderar
viss mantelfriktion ovanfoumlr spetsen
Rune Dahlberg
Det boumlr poaumlngteras att enbart sondering saumlllan ger uppgift om jordens materialshy
egenskaper direkt haumlrfoumlr erfordras oftast kalibrering med naringgon mer raffinerad
metod tex med pressometer- eller skruvplattefoumlrsoumlk Eftersom ett pressashy
meterfoumlrsoumlk emellertid aumlr betydligt dyrare att utfoumlra aumln ett sonderingsfoumlrsoumlk
boumlr man anvaumlnda pressometern endast saring mycket att ett lokalt anvaumlndbart samshy
band erharinglls mellan t ex pressometermodul och spetsmotstaringnd vid trycksondeshy
ring saumlg 2 pressometerharingl per 10 st sonderingsharingl Haumlrigenom kan sonderingsshy
foumlrsoumlken ges i det naumlrmaste samma undersoumlkningsvaumlrde som pressometerfoumlrshy
soumlken
Jan Wennerstrand
I finkornigt friktionsmaterial torde man kunna erharinglla saring god korrelation mellan
trycksondens spetsmotstaringnd och jordens kompressionsmodul baumlrighetsfaktorer
samt paringlars spets- och mantelmotstaringnd att trycksondering med maumltspets i de
flesta fall helt kan ersaumltta de dyrare metoderna med pressometer- och skruvshy
plattefoumlrsoumlk
Fig 7
159
0 50 100 150 Kpcnf 0-tc=---t------t-------
0 w 0 Z15
a - 0
27
39
50
I I
I
57 I 2 5 -~iZZZZzmil-rn
Trycksondens och paringlens spetsmotstaringnd Den streckade linjen motsvarar N = 20 q A comparison between the point resistance of the static penetrometer and the pile The dotshyted line corresponds to N = 20 q
160
I
11 I
I 10 1-----i----+----+----+------+-----+----+-l-+middot---i----+--------i
~ 9 1------+-----+----+----1----+-----+----1-----+-----lt11--t---f f C=O75+O0053 -P 312
8 i-----t-----1----i----+----+--ilt_----l----f----+-----+------l
J 71-----+----t----+----+---+---l--+----1-----+-----+---f middot V~ 6 t-----+----t----+- ---1-----middot---+---+-----+----+------
5 t---+------+---1-v---i -l---+--1---J---+-----I
)~~ 41----t----t---+--+--+----t-----+----f----t-----+------l
i 0 )t )t
u 31-----+--------------+---+----+----1----t-----t-----1 i bull c~ o t bull ~ ~00deg4 1
2 ~o -0 l----+--+----_-------+---+-----+----1-----+-----+---f
~ 00 u- -I- 0 Il) -V-__ bull -0 C L a C
c L -0 0 0-1-----------__ __ ___ ___ _ __ __ ___ ___ __ __ ___ _ __ ~
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 )
Spetsmotst6nd P kg bull H3H1s15 -V-15ltH3H1lt30 03Qlt H3 H1
Fig 8 Sambandet mellan lerans odraumlnerade skjuvharingllf asthet bestaumlmd med vingborr och trycksondens spetsmotstaringnd
The correlation between the undrained shear strength of the clay determined by vane barer and the point resistance of the static penetrometer
161
Det specifika mantelmotstaringnd som maumlts med maumltmanteln kan ej anvaumlndas direkt
vid beraumlkning av paringlars mantelmotstaringnd annat aumln foumlr paringlar av staringlbalksprofiler
Mantelmotstaringndet varierar kraftigt med den slagna paringlens volym och mantelshy
motstaringndet foumlr en viss paringltyp och dimension kan lika gaumlrna korreleras med
trycksondens spetsmotstaringnd Mantelmaumltningen aumlr emellertid av vaumlrde foumlr att
kunna saumlrskilja olika jordarter Foumlr att underlaumltta tolkningen boumlr saringledes maumltshy
manteln placeras saring naumlra spetsen som moumljligt
De foumlrsoumlk med instrumenterade roumlrparinglar som utfoumlrts vid Albysjoumln av Paringlshy
kommissionens friktionsparinglgrupp visar god korrelation mellan paringlarnas spetsshy
baumlrfoumlrmaringga och trycksondens spetsmotstaringnd (se fig 7) Paringlarnas spetsbaumlrfoumlrshy
maringga aumlr haumlr drygt haumllften av trycksondens spetsmotstaringnd vilket ej staumlmmer med
de utlaumlndska erfarenheter som refererats av Broms haumlr tidigare I l~st lagrat
friktionsmaterial tex i och intill varingra rullstensaringsar vill jag rekommendera
att man vid dimensionering saumltter paringlens spetsbaumlrfoumlrmaringga till haumllften av uppmaumltt
trycksondmotstaringnd
Sven Nilsson
Olika trycksonderingsutrustningar ger olika resultat En korrelation mellan
spetsmotstaringnd enligt Nilcons trycksond och skjuvharingllfasthet enligt vingborr har
utfoumlrts och presenterats i VBBs publikation Geoteknik se fig 8
Bengt Broms
Det allt stoumlrre intresset foumlr trycksondering i Sverige staumlller ocksaring stoumlrre krav
paring regler och anvisningar foumlr sonderingens utfoumlrande och redovisning Det plashy
nerade internationella sonderingssymposiet i Stockholm 1974 kommer enligt
programmet att behandla standardiseringsfraringgan Vad som presenterats under
denna trycksonderingsdag kommer att utgoumlra ett vaumlrdefullt bidrag i detta samshy
manhang
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT Swedish Geotechnical lnstitute
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER Reprints and preliminary reports
No
Pris kr (Sw ers)
1 Views on the Stability of Clay Slopes J 0sterman 1950 0ut of print
2 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry 1950 raquo
R Soumlderblom
3 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineering Paris 1961 Part I
1 Research on the Texture of Granular Masses T Kalstenius amp W Bergau
2 Relationship between Apparent Angle of Friction with Effective Stresses as Parameters - in Drained and in Consolidated-Undrained Triaxial Tests on Satushyrated Clay Normally-Consolidated Clay S 0denstad
3 Development of two Modern Continuous Sounding Meshythods T Kallstenius
4 In Situ Determination of Horizontal Ground Movements T Kallstenius amp W Bergau
4 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineerlng Paris 1961 Part Il
Suggested lmprovements in the Liquid Limit Test with Reference to Flow Properties of Remoulded Clays R Karlsson
5 0n Cohesive Soils and Their Flow Properties R Karlsson 1963 10 -
6 Erosion Problems from Different Aspects 1964 10 -
1 Unorthodox Thoughts about Filter Criteria W Kjelman
2 Filters as Protection against Erosion P A Hedar
3 Stability of Armour Layer of Uniform Stones in Running Water S Andersson
4 Some Laboratory Experiments on the Dispersion and Erosion of Clay Materials R Soumlderblom
7 Settlement Studies of Clay 1964 10-
1 I nfluence of Lateral Movement in Clay Upon Settleshyments in Some Test Areas J 0sterman amp G Lindskog
2 Consolidation Tests on Clay Subjected to Freezing and Thawing J G Stuart
8 Studies on the Properties and Formation of Quick Clays 1965 5 -J 0sterman
9 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden 1965 30 -B Broms
1 Beraumlkningsmetoder foumlr sidobelastade paringlar
2 Brottlast foumlr snett belastade paringlar
3 Beraumlkning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga
10 Triaxial Tests on Thin-Walled Tubular Samples
1 Effects of Rotation of the Principal Stress Axes and of the lntermediate Principal Stress on the Shear Strength B Broms amp A 0 Casbarian
2 Analysis of the Triaxial Test-Cohesionless Soils B Broms amp A K Jama
11 Naringgot om svensk geoteknisk forskning B Broms
12 Baumlrfoumlrmaringga hos paringlar slagna mot slaumlntberg B Broms
13 Foumlrankring av ledningar i jord B Broms amp 0 0rrje
14 Ultrasonic Dispersion of Clay Suspensions R Pusch
15 lnvestigation of Clay Microstructure by Using Ultra-Thin Sections R Pusch
1965 5-
1966 5-
1966 15-
1966 0ut of print
1966 5-
1966 10-
16 Stability of Clay at Vertical 0penings B Broms amp H 1967 10 -Bennermark
No
17 Om paringlslagning och paringlbaumlrighet
1 Dragsprickor i armerade betongparinglar S Sahlin
2 Sprickbildning och utmattning vid slagning av armeshyrade modellparinglar av betong B-G Hellers
3 Baumlrighet hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergshyspets Resultat av modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
4 Negativ mantelfriktion B H Fellenius
5 Grundlaumlggning paring korta paringlar Redogoumlrelse foumlr en foumlrshysoumlksserie paring NABO-paringlar G Fjelkner
6 Krokiga paringlars baumlrfoumlrmaringga B Broms
1967
Pris kr (Sw ers)
5-
18 Paringlgruppers baumlrfoumlrmaringga B Broms 1967 10-
19 Om stoppslagning av stoumldparinglar L Helman 1967 5-
20 Contributions to the First Congress of the lnternational 1967 5 -Society of Rock Mechanics Lisbon 1966
1 A Note on Strength Properties of Rock B Broms
2 Tensile Strength of Rock Materials B Broms
21 Recent Quick-Clay Studies 1967 10 -
1 Recent Quick-Clay Studies an lntroduction R Pusch
2 Chemical Aspects of Quick-Clay Formation R Soumlderblom
3 Quick-Clay Microstructure R Pusch
22 Jordtryck vid friktionsmaterial
1 Resultat fraringn maumltning av jordtryck mot brolandfaumlste B Broms amp I Ingeson
2 Jordtryck mot oeftergivliga konstruktioner B Broms
3 Metod foumlr beraumlkning av sambandet mellan jordtryck och deformation hos fraumlmst stoumldmurar och foumlrankringsshyplattor i friktionsmaterial B Broms
4 Beraumlkning av stolpfundament B Broms
1967 30-
23 Contributions to the Geotechnical Conference on Shear 1968 10 -Strength Properties of Natura Soils and Rocks Oslo 1967
1 Effective Angle of Friction fora Normally Consolidated Clay R Brink
2 Shear Strength Parameters and Microstructure Characshyteristics of a Quick Clay of Extremely High Water Content R Karlsson amp R Pusch
3 Ratio cp in Relation to Liquid Limit and Plasticity Index with Special Reference to Swedish Clays R Karlsson amp L Viberg
24 A Technique for lnvestigation of Clay Microstructure R 1968 22 -Pusch
25 A New Settlement Gauge Pile Driving Effects and Pile 1968 10 -Resistance Measurements
1 New Method of Measuring in-situ Settlements U Bergdahl amp B Broms
2 Effects of Pile Driving on Soil Properties 0 0rrje amp B Broms
3 End Bearing and Skin Friction Resistance of Piles B Broms amp L Helman
26 Saumlttningar vid vaumlgbyggnad
Foumlredrag vid Nordiska Vaumlgtekniska Foumlrbundets konferens I Voksenaringsen Oslo 25-26 mars 1968
1 Geotekniska undersoumlkningar vid bedoumlmning av saumlttshyningar B Broms
2 Teknisk-ekonomisk oumlversikt oumlver anlaumlggningsmetoder foumlr reducering av saumlttningar i vaumlgar A Ekstroumlm
3 Saumlttning av verkstadsbyggnad i Stenungsund uppfoumlrd paring normalkonsoliderad lera B Broms amp 0 0rrje
27 Baumlrfoumlrmaringga hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergspets Resultat fraringn modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
1968 20-
1968 15-
No
28 Bidrag till Nordiska Geoteknikermoumltet I Goumlteborg den 1968 5-7 september 1968
1 Nordiskt geotekniskt samarbete och nordiska geotekshynikermoumlten N Fodin
2 Naringgra resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring lerterraumlng speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolidering G Lindskog
3 Saumlttningar vid grundlaumlggning med plattor paring moraumlnshylera i Lund S Hansbo H Bennermark amp U Kihlbom
4 Stabilitetsfoumlrbaumlttrande spontkonstruktion foumlr bankfyllshyningar 0 Wager
5 Grundvattenproblem i Stockholms city G Lindskog amp U Bergdah
6 Aktuell svensk geoteknisk forskning B Broms
29 Classification of Soils with Reference to Compaction 1968 B Broms amp L Forssbad
30 Flygbildstolkning som hjaumllpmedel vid oumlversiktliga 1969 grundundersoumlkningar
1 Flygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning vid samhaumlllsshyplanering 1-2 U Kihlbom L Viberg amp A Heiner
2 Identifiering av berg och bedoumlmning av jorddjup med hjaumllp av flygbilder U Kihlblom
31 Nordiskt sonderingsmoumlte I Stockholm den 5-6 oktober 1967 1969 Foumlredrag och diskussioner
32 Contributions to the 3rd Budapest Conference on Soil 1969 Mechanics and Foundation Engineering Budapest 1968
1 Swedish Tie-Back Systems for Sheet Plle Walls B Broms
2 Stability of Cohesive Soils behind Vertical Openings in Sheet Pile Walls Analysis of a Recent Failure B Broms amp H Bennermark
33 Seismikdag 1969 Symposium anordnat av Svenska Geotek- 1970 niska Foumlreningen den 22 april 1969
34 Naringgot om geotekniken I Sverige samt dess roll i plana- 1970 rings- och byggprocessen Naringgra debattinlaumlgg och allmaumlnna artiklar
T Kallstenius 1 Geoteknikern I det specialiserade samhaumlllet B Broms 2 Diskussionsinlaumlgg vid konferens om geovetenskaperna
7 mars 1969 3 Geoteknik i Sverige - utveckling och utvecklingstenshy
denser 4 Geotekniska undersoumlkningar och grundlaumlggningsmetoshy
der 5 Grundlaumlggning paring plattor - en allmaumln oumlversikt
Pris kr Sw ers)
15-
5-
10-
30-
10-
Out of print
15-
35 Piles - a New Force Gauge and Bearing Capacity Calcu- 1970 10 -lations
1 New Pile Force Gauge for Accurate Measurements of Pile Behavior during and Following Driving B Felenius amp Th Haagen
2 Methods of Calculating the Ultimate Bearing Gapashycity of Piles A Summary B Broms
36 Paringlslagning Materialegenskaper hos berg och betong 1970 10 -1 Bergets baumlrfoumlrmaringga vid punktbelastning
S-E Rehnman
2 Deformationsegenskaper hos slagna betongparinglar B Felenius amp T Eriksson
37 Jordtryck mot grundmurar 1970 10-1 Jordtryck mot grundmurar av Lecablock
S-E Rehnman amp B Broms
2 Beraumlkning av jordtryck mot kaumlllarvaumlggar B Broms
38 Provtagningsdag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 25 -Geotekniska Foumlreningen den 28 oktober 1969
No
39 Moraumlndag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 Geotekniska Foumlreningen den 3 december 1969
40 Stability and Strengthening of Rock Tunnels in Scandinavia 1971 1 Correlation of Seismic Refraction Velocities and Rock
Support Requirements in Swedish Tunnels 0 S Cecil 2 Problems with Swelling Clays in Norwegian Undershy
ground Constructions in Hard-Rocks R Semer-Olsen
41 Staringlparinglars baumlrfoumlrmaringga Resultat av faumlltfoumlrsoumlk med laumltta 1971 slagdon G Fjelkner
42 Contributions to the Seventh lnternational Conference on 1971 Soil Mechanics and Foundation Engineering Mexico 1969
43 Centrically Loaded lnfinite Strip on a Single-Layer Elastic 1972 Foundation - Solution in Closed Form According to the Boussinesq Theory B-G Hellers amp 0 Orrje
44 On the Bearing Capacity of Driven Piles 1972 1 Methods Used in Sweden to Eva I uate the Bearing
Capacity of End-Bearing Precast Concrete Piles B Broms amp L Helman
2 Discussions at the Conference Behaviour of Piles London 1970 B Fellenius B Broms amp G Fjelkner
3 Bearing Capacity of Piles Driven into Rock With Discussion S-E Rehnman amp B Broms
4 Bearing Capacity of Cyclically Loaded Piles B Broms 5 Bearing Capacity of End-Bearing Piles Driven to Rock
S-E Rehnman amp B Broms
45 Quality in Soil Sampling 1972 1 Secondary Mechanical Disturbance Effects in Coheshy
sive Soil Samples T Kallstenius 2 Sampling of Sand and Moraine with the Swedish Foil
Sampler B Broms amp A Hallen
46 Geoteknisk flygbildstolkning En undersoumlkning av metodens 1972 tillfoumlrlitlighet L Viberg
47 Some Experiments on Hollow Cylinder Clay Specimens 1972 A K Jama
48 Geobildtolkning vid vaumlgprojektering Rapport fraringn foumlrsoumlks- 1972 verksamhet 1969-71 U Kihlblom L Viberg A Heiner amp K Hellman-Lutti
49 Lerzoner i berganlaumlggningar Diskussionsmoumlte anordnat av 1972 VA den 7 oktober 1970
50 Damping of Stress Waves in Piles during Driving Results 1972 from Field Tests G Fjekner amp B Broms
51 Skaring-Edeby Test Field - Further Studies on Consolidation of 1973 Clay and Effects of Sand Drains
1 Soil Movements below a Test Embankment R Holtz amp G Lindskog
2 Long-Term Loading Tests at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp B Broms
3 Excavation and Sampling around Some Sand Drains at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp G Holm
Pris kr (Sw ers)
25-
25-
30-
15 -
20-
20-
10-
10-
20-
30-
30-
20-
52 Lateral Earth Pressures on Walls and Measurements under 1973 25 -Different Temperature Conditions
1 Lateral Earth Pressures Due to Compaction of Cohesionless Soils B Broms
2 Earth Pressure against the Abutments of a Rigid Frame Bridge B Broms amp I Ingeson
3 Lateral Earth Pressure on a Bridge Abutment B Broms amp I Ingeson
4 Lateral Pressures on Basement Wall Results from Full-Scale Tests S-E Rehnman amp B Broms
5 Behaviour of Anchored Sheet-Pile Wall Exposed to Frost Action E Sandegren P 0 Sahlstroumlm amp H Stile
6 Back-Tied Sheet Pile Wall in Friction Soil Deformashytions and Drag Forces Due to Piling and Freezing G Sandqvist
1) Distribution AB Svensk Byggtjaumlnst
No
53 Piles - General Reports Basic Theories Measurements 1973 and a Case Record of Buckling
1 Settlements of Pile Groups B Broms 2 Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups
B Broms 3 Buckling of Piles Due to Lateral Soil Movements
Discussion B Fellenius 4 Bending of Piles Determined by lnclinometer Measureshy
ments B Fellenius 5 Precast Concrete Piles State-of-Art Report B Fellenius 6 Die Anwendung der Aumlhnlichkeitstheorie in der Geoshy
technik (Dimensional Analysis and Similarity Theory in Soil Mechanics) R Massarsch
54 Moraumlnleredagar 1972 Symposium anordnat av Svenska Geo- 1973 tekniska Foumlreningen den 2-3 maj 1972
55 New Lines in Quick Clay Research R Soumlderblom 1974 1 A New Approach to the Classification of Quick Clays 2 Application of Remote Sensing in the Quick Clay
Research 3 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry
- Part 111
56 Skadlig inverkan av vibrationer Symposium anordnat av 1974 Svenska Geotekniska Foumlreningen den 7 maj 1973
57 Geobildtolkning av maumlktighetsfoumlrharingllanden inom leromraring- 1974 den L Viberg
Pris kr (Sw ers) 30-
25-
20-
25-
22-
58 Trycksonderingsdag 1973 Symposium anordnat av Svenska 1975 30 -Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
~middot
Pris 30-
LlbvTrydt Sthlm 197 ~18
5
10
15
20
25
4
0
Torrskorpa
Lera
Snaumlckskallager
Lera E c 0 gt
Grusf 0 E f (lJ
O C
Lerasect-0
Fin sand mycket loumlst lagrad
Lera
Sten
Lera
ISand och grus moraumln
t 3x25 varv (5 kN)
f 50 varv (5-8kN)
10 I 2s2m0 Kraft kN
Fig 2 Exempel paring automatiskt uppritat diagram fraringn trycksond typ Nilcon
Diagram automatically recorded by the Nilcon device
5
Utrustningen kan antingen foumlrankras i jorden med jordskruvar varvid neddrivshy
ningen aringstadkommes manuellt eller monteras paring traktor varvid traktorns
hydraulik utnyttjas foumlr neddrivningen och dess tyngd tjaumlnar som motharingll
Omkring 1950 utvecklades vid Statens geotekniska institut (SGI) en hydraulisk
trycksond (fig 3) Funktionssaumlttet foumlr sonden framgaringr schematiskt av fig 4
Sondstaringngen drivs ner under samtidig nedpressning och rotation Maximalt vridshy
moment uppgaringr till 250 Nm och maximal tryckkraft till 10 kN (== fordonets tyngd)
Neddrivningshastigheten aumlr ca 3 mmin Spetsen roumlrlig i foumlrharingllande till
sondstaringngen aumlr konisk med en basdiameter av 25 respektive 40 mm motsvaranshy2
de en tvaumlrsnittsarea av ca 5 respektive ca 12 5 cm Foumlrharingllandet mellan nedshy
pressningshastighet och rotationshastighet motsvarar en stigning av 15 Foumlrsoumlksshy
resultat har visat att samma foumlrharingllande gaumlller foumlr kvoten mellan neddrivningsshy
motstaringnd och vridningsmotstaringnd i mantelytan under sonderingen Vridningsmotshy
staringndet erharinglls ur uppmaumltt vridmoment Eftersom aumlven det totala sonderingsmotshy
staringndet maumlts kan spetsmotstaringndet erharingllas som skillnaden mellan totalmotstaringndet
och neddrivningsmotstaringndet i mantelytan (jfr fig 5) Denna utvaumlrdering av
spetsmotstaringndet goumlrs direkt av maskinen och uppritas som funktion av djupet
under markytan
Elektroniska metoder
Ingenj oumlrsfirma Borros AB har utvecklat en elektronisk trycksond foumlr direkt maumltshy2
ning av spetsmotstaringndet Spetsen finns i olika utfoumlranden samtliga med 10 cm
area Den aumlr utrustad med traringdtoumljningsgivare vilka genom en kabel staringr i foumlrshy
bindelse med ett registrerande maumltinstrument vid markytan (jfr fig 1-3 i artikel
av A Haumlgby i denna publikation) Maximal nedtryckningskraft uppgaringr normalt
till 40 kN Foumlr speciella foumlrharingllanden finns moumljligheter att anvaumlnda kraftigare
spetsar Nedtryckningskraften aumlr emellertid aumlven beroende av foumlrankringsmoumljshy
ligheterna (tex jordskruvar) Foumlr neddrivningen anvaumlnds vanligtvis vevdomkraft
varvid en nedpressningshastighet av ca O 8 mmin erharinglls
6
Fig 3 Trycksond typ SGI monterad paring en Mercedes Unimog
Static penetrometer type SGI mounted on a Mercedes Unimog jeep
7
~ Fast system
Valsar
Svaumlngbart och i vertikalled roumlrligt ----iA
system Haumlvstaringng foumlr oumlvershyfoumlring av roumlrelse till skrivaren
Moumltfjaumlder foumlr vridshymoment
Sondspets
Roterande
- Ej roterande---
Spets i1 25 mm Spets Jf 40 mm
Fig 4 Principfigur av trycksond typ SGI med tillhoumlrande spetsar
General arrangement of the SGI penetrometer In principle
8
Spelsmolstampod
jNeddrivni ngsmotstampndi mantelytan -
-
Stigning 15 ( kaumlnd I
Vridningsmotstampnd i mantelytan (maumlts)
Roumlrelseriktning foumlr en punkt p8 mantelytan
Fig 5 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd vid trycksondering typ SGI
Principle of separating skin friction from cone resistance at the SGI penetrometer
Tryckkraft paring ( ~~nerstaringng ger ~etsmotstaringndet
-7cm~v
(a) ( b) (c)
Fig 6 Spets till hollaumlndsk sond (a-b) samt handtag (c) foumlr manoumlvrering av tryckkraften till staringng och ytterroumlr (efter Sanglerat 1972) Point of the Dutch Static Penetrometer (a-b) and handle (c) for the change of load application from inner rod to tube ( af ter Sanglerat 1972)
9
Traringdtoumljningsgivarna bestaringr av fyra aktiva och fyra passiva givare de senare
foumlr temperaturkorrigering Genom seriekoppling av de fyra givarna uppnarings foumlrshy
delen att eventuella boumljspaumlnningar utbalanseras och endast vertikala krafter
registreras Vid oumlkat eller minskat tryck mot spetsen laumlngdaumlndras denna i axiell
led vilket ger en motstaringndsaumlndring i traringdtoumljningsgivarna och samtidigt en obalans
i maumltinstrumentet vid markytan Denna obalans motsvarar trycket mot spetsens
tvaumlrsnittsarea (10 cm2) Skrivaren goumlr daring utslag motsvarande obalansen varvid
spetsmotstaringndet automatiskt erharinglls som funktion av djupet under markytan
Utlaumlndska trycksonderingsmetoder
Mekaniska metoder
Hollaumlndsk try-0ksond _
En oumlversikt oumlver utlaumlndska trycksonderingsmetoder inleds naturligen med en
beskrivning av den hollaumlndska trycksonden som aumlr den aumlldsta och har varit
foumlrebild foumlr senare utvecklade metoder Den har vunnit spridning oumlver saring gott
som hela vaumlrlden (ca 1000 exemplar laumlr finnas av denna sond) Den tillverkas av
Goudsche Machinefahriek Gouda
Spetsen som aumlr patenterad av Geotekniska laboratoriet i Delft aumlr konisk (fig 6) 2och har 60deg spetsvinkel och 10 cm tvaumlrsnittsarea Mellan spetsen och dess foumlrshy
laumlngning utbildas en slaumlppning som paringverkar brottutvecklingen i jorden vid spetshy
sen (minskar spetsmotstaringndet) Spetsens skaft aumlr som framgaringr av figuren svagt
koniskt med upparingt avtagande diameter
Neddrivningskraften oumlverfoumlrs till spetsen via ett inre staringngsystem daumlr de 1 m
laringnga staumlngerna (r 15 mm) 1tstaplas t1 paring varandra utan hopgaumlngning Detta moumljligshy
goumlrs genom att ytterroumlrets innerdiameter aumlr endast 1 mm stoumlrre (16 mm) aumln
staringngdiametern Roumlrens ytterdiameter aumlr 36 mm och laumlngden aumlr 1 m dvs samma
laumlngd som innerstaumlngerna
Vid sonderingen maumlts spetsmotstaringndet i 20 cm intervaller genom att foumlrst enbart
spetsen trycks ner ca 7 cm Daumlrefter trycks ytterroumlret ner lika laringngt vilket ger
mantelmotstaringndet (jfr fig 6 a-b) Vid fortsatt tryckning paring ytterroumlret foumlljer aumlven
10
spetsen med (ca 13 cm) till naumlsta maumltningsnivaring varvid det totala neddrivningsshy
motstaringndet erharinglls
Den hollaumlndska trycksonden foumlrekommer i flera versioner en laumlttare sond foumlr
tryckkrafter upp till 20 a 25 kN och andra tyngre varianter vanligtvis med
kapaciteten 100 kN respektive 200 kN Tryckkraften kan foumlr den laumlttare sonden
snabbt oumlverfoumlras fraringn innerstaumlnger till ytterroumlr eller vice versa genom att handshy
taget dras ut eller skjuts in (jfr fig 6 c och fig 7 b) Foumlr oumlvriga versioner sker
denna operation paring ett naringgot annorlunda saumltt (jfr nedan)
Den laumlttare sonden aumlr handdriven (fig 7 a) och anvaumlnds huvudsakligen foumlr sondeshy
ring i loumlsare jordar vanligtvis till houmlgst 10 m djup Foumlr att reducera mantelshy
motstaringndet och daumlrigenom oumlka sondens aktionsdjup anvaumlnds ofta till denna version
ytterroumlr vars diameter aumlr lika med spetsdiametern endast vid roumlraumlndarna men
paring 90 av roumlrlaumlngden har mindre diameter (jfr fig 12 b) I samma syfte foumlrses
ibland det nedersta roumlret istaumlllet med en lokal foumlrtjockning ett stycke ovanfoumlr
spetsen I baringda fallen kan endast spetsmotstaringndet maumltas
De tyngre hollaumlndska trycksonderna aumlr mekaniserade Fig 8 a visar 100 kNshy
versionen Foumlr avlaumlsning finns tvaring oljemanometrar (fig 8 b) den ena avsedd
foumlr maumltning av spetsmotstaringnd den andra foumlr mantelmotstaringnd och totalmotstaringnd
Neddrivningsanordningen har utrustats med ett hjulpar foumlr att underlaumltta foumlrflyttshy
ningen Den kan saringledes dragas foumlr hand eller med traktor mellan borrpunkterna
Utrustningen kan ocksaring monteras paring fordon saringsom visas i fig 9 a varvid vid
sonderingen fordonet maringste foumlrankras (fig 9 b) om dess tyngd inte ger erfordershy
ligt motharingll Fordonet i figuren aumlr utrustat med kran Foumlr att skydda fordonets
fjaumldring vid lyftning av tyngre foumlremaringl km stoumldben erfordras (fig 9b) Foumlr nedshy
drivning av jordskruvarna anvaumlnds vridenheten till den visade kranen vilket inneshy
baumlr en avsevaumlrd tidsbesparing
Paring initiativ av Begemann utvecklades under 1960-talet foumlr den hollaumlndska tryckshy
sonden en helt ny spets friktionsmantel~etsen med vilken aumlven lokal mantelshy
friktion kan maumltas Skillnaden jaumlmfoumlrt med vanliga spetsar bestaringr huvudsakligen
i att den nya spetsen har faringtt ytterligare en komponent en friktionsmantel med 2mantelytan 150 cm placerad ca 20 cm ovanfoumlr spetskonen (jfr fig 10) Vid
tryckning paring innerstaumlngerna kommer i detta fall spetsen foumlrst att tryckas ned
ca 4 cm (straumlckan a i fig 11) varefter aumlven friktionsmanteln foumlljer med en
11
Fig 7 Laumlttare hollaumlndsk sond (25 kN) (a) med naumlrbild av manoumlvershyorgan foumlr kraftoumlverfoumlring b)
Light Dutch Static Penetrometer (25 kN) (a) anda close-up of the handle for the change of load application (b)
12
(a)
(b)
Fig 8 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) (a) med detalj av registreringsshyanordning (b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) (a) with a close-up of the recording part (b)
13
(a)
(b)
Fig 9 Hollaumlndsk trycksond (100 kN) monterad paring foumlrankrat fordon Foumlrankringsskruvarna drivs med hjaumllp av den visade kranen (a-b)
Dutch Static Penetrometer (100 kN) mounted on an anchored vehicle The screw anchors are driven by the crane shown (a-b)
14
Begemanns spets
Begemann s cone
Fig 1 O Begemanns friktionsmantelspets och den vanliga (korta) hollaumlndska trycksondspetsen i hoptryckt och maximalt utdraget laumlge
Begemann s Adhesion Jacket Cone and the common (short) Dutch cone in the compressed and the max extended position
15
straumlcka av ca 4 cm (straumlckan b) samtidigt som spetsen trycks ned lika laringngt
(totalt straumlckan a+b) Den lokala mantelfriktionen saumltts lika med tryckkraftens
oumllming fraringn foumlrsta till andra avlaumlsningstillfaumlllet (P -P ) dividerad med friktionsshy3 2
2mantelns yta (150 cm ) Tryckkraften oumlverfoumlrs nu fraringn innerstaumlngerna till yttershy
roumlren varvid de olika delarna teleskopiskt garingr in i varandra Under denna nedshy
trycknings foumlrsta 4 cm erharinglls mantelmotstaringndet laumlngs ytterroumlren vilket under
foumllj ande 4 cm oumlkar med det lokala mantelmotstaringndet laumlngs friktionsmanteln
Tryckningen paring ytterroumlren fortsaumltts daumlrefter tills sondspetsen naringr naumlsta maumltshy
nivaring vilket ger det totala sonderingsmotstaringndet (P i fig 11)1
En jaumlmfoumlrelse mellan Begemanns friktionsmantel och jaumlmntjocka friktionsmantlar
utgoumlrande en del av ytterroumlret (jfr t ex Fugros sond i fig 16) har visat att den
nedre avfasade delen av Begemanns friktionsmantel ger en form av spetsmotshy
staringnd som i sand och grus kan utgoumlra upp till 50 av det uppmaumltta friktionsmanshy
telmotstaringndet
I vissa fall kan kombinationen stort spetsmotstaringnd - stort sonderingsdjup medfoumlra
att den elastiska sammantryckningen av innerstaumlngerna blir saring stor att den tillshy
gaumlngliga slaglaumlngden inte aumlr tillraumlcklig foumlr att roumlra spetsen (mer aumln 8 cm samshy
mantryckning) eller friktionsmanteln (mer aumln 4 cm sammantryckning) Den elasshy
tiska sammantryckningen utgoumlr ca 1 cm per 360 enheter av produkten kraft (kN)
x djup (m)
Vid mycket smaring spetsmotstaringnd kan korrektion erfordras foumlr innerstaumlngernas vikt
1 38 kgm Foumlr att haringlla friktionen mellan innerstaumlnger och ytterroumlr saring laringg som
moumljligt aumlr det tillraringdligt att anvaumlnda smoumlrjmedel Friktionen medfoumlr naumlmligen
att det uppmaumltta spetsmotstaringndet blir foumlr stort
Begemanns friktionsmantelspets kan anvaumlndas till samtliga versioner av hollaumlndsk
trycksond
Aumlven i Belgien aumlr hollaumlndsk trycksond mycket vanlig Av tradition anvaumlnder man
dock den spetstyp som visas i fig 12 a-b Spetsen som ansluter direkt ti11 innershy
staumlngerna salmar helt mantel och bestaringr endast av en kon som tillsammans med
innerstaumlngerna aumlr roumlrlig i foumlrharingllande till ytterroumlret Den baumlsta oumlverensstaumlm-
16
I I Il m N
Maumltning av totalmotstaringnd
Maumltning av spetsmotstaringnd
Maumltning av
spetsm otstaringnd + +lokal friktion
C trycks tele -
skopiskt in i B ( ger mantel -motstaringnd laumlngs staringngen) och
sedan (C+ B) in i A
Fcktoo-1mantel ( maumltning av lokal friktion)
C
B
~
A
I I 636mm----- 1- 16 36mm [
J Horisontal skalan ~ 3 ggr___v--e---rtik-=-a=ls=k=a_la=n--______
Fig 11 Princip foumlr saumlrskilj ande av spetsmotstaringnd lokal mantelshyfriktion och totalt mantelmotstaringnd vid sondering med Begemann-spetsen
Principle of separating cone resistance local friction and total skin friction in connection with the Begemann cone
17
(a)
(b)
Fig 12 Sondspets till hollaumlndsk trycksond enligt belgisk praxis a) Spets med innerstaringng b) Spets och ytterroumlr
Point of the Dutch Static Penetrometer according to Belgian practice a) Point with inner rod b) Point and tubes
18
melsen mellan uppmaumltt och verkligt spetsmotstaringnd erharinglls med denna spets om
maumltningen sker just i det oumlgonblick spetsen boumlrjar roumlra sig Det aumlr ocksaring detta
vaumlrde som anges som spetsmotstaringnd vid sondering med denna spets Vid fortshy
satt nedtryckning av spetsen kommer den av spetsen undantraumlngda jorden successhy
sivt att fylla ut det tomrum som bildas genom glappet mellan spets och ytterroumlr
Denna moumljlighet foumlr jorden att roumlra sig runt spetsen ger ett foumlr laringgt spetsmotshy
staringnd ofta endast 50 av initialvaumlrdet enligt ovan
Foumlrsoumlk har visat att de nedaringtriktade friktionskrafter som upptraumlder mellan sondshy
staringngens respektive spetsens mantelyta och jorden under neddrivningen ger ett
extra oumlverlagringstryck paring spetsnivaringn En spets utan slaumlppning med viss manshy
tellaumlngd ger daumlrfoumlr stoumlrre spetsmotstaringnd (ca 10) aumln en spets utan mantel Detta
aumlr en av orsakerna varfoumlr man i Belgienfoumlredrar den ovan beskrivna spetsen
utan mantel
En av Haefeli-Fehlmann konstruerad trycksond (fig 13) aumlr foumlrsedd med glappshy
koppling nere vid spetsen Spetsens manteldel har samma diameter som spetsen 2och en mantelyta av 160 cm Med denna metod saumlrskiljs spets- och mantelmotshy
staringnd paring ett mera indirekt saumltt aumln vid vanligt foumlrfarande enligt ovan Totalt
sonderingsmotstaringnd erharinglls vid samtidig nedtryckning av spets och staumlnger
Mantelmotstaringndet mot staringngen bestaumlms genom att sondstaringngen vid tillfaumllligt
avbrott i sonderingen dras upp straumlckan a (fig 13) Vid ytterligare uppdragning
foumlljer aumlven spetsen med varvid uppdragningsmotstaringndet oumlkar med det delmanshy2
telmotstaringnd som upptraumlder mot spetsens mantelyta (160 cm ) Eftersom saringlunshy
da mantelmotstaringndet maumlts under en upparingtgaringende roumlrelse av staringngen under det att (
totalmotstaringndet maumlts under nedtryckningsskedet blir det haumlrvid erharingllna mantel-
motstaringndet vanligen mindre aumln det som ingaringr i totalmotstaringndet Skillnaden melshy
lan totalmotstaringnd och mantelmotstaringnd dvs spetsmotstaringndet blir daumlrfoumlr i detta
fall foumlr stort
Elektroniska metoder
Omkring aringr 1950 utvecklades vid Degebo (Deutsche Forschungsgesellschaft foumlr
Bodenmechanik) en elektronisk trycksondutrustning som numera tillverkas av
19
115mm (A160 c~l
Tvaumlrsnittsarea ( 15 crrf l
Fig 13 Nederdel av trycksond typ Haefeli-Fehlmann
Lower part of static penetrometer type Haefeli-Fehlmann
Maumltt raringdens svaumlngning (daumlmpad)
(bl
middot -1AAA ( cl Jaumlmfoumlrelsetraringshy
dens svaumln~ning (odaumlmpad)bull~
Maumltt raringd
Maumltmantel (dl Svaumlngnings bild efter avstaumlmning av jaumlmfoumlrelse -traringdens frekvens
Maumltspets
(al
Ljusskaumlrm Jaumlmfoumlrelsetraringd
c~middot middot middotmiddotmiddotmiddot middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot middotmiddot Avstaumlmningsratt--el j bull l
~ Maumltt raringd
(el
Fig 14 Nederdel av trycksond typ Maihak (a) samt princip foumlr elektronisk maumltning av spetsmotstaringnd (b-e)
Lower part of static penetrometer type Maihak (a) and principle for electronic recording of the cone resistance (b-e)
20
Maihak AG i Hamburg Spetsen aumlr konisk med spetsvinkeln 60deg och diametern
35 7 mm (jfr DIN 4094) Spetsmotstaringndet maumlts elektroniskt under det att manshy
telmotstaringndet maumlts hydrauliskt med oljemanometer Stoumlrsta tillaringtna spetskraft
aumlr 50 kN och maximal totalkraft 75 kN
Trycket som uppstaringr mot spetsen under sondens nedtraumlngning medfoumlr elastiska
sammantryckningar av en tunnvaumlggig cylindrisk mantel placerad omedelbart
ovanfoumlr spetsen (fig 14 a) Dessa elastiska sammantryckningar utnyttjas foumlr
maumltning av spetsmotstaringndet enligt foumlljande Tryckvariationerna faringr paringverka en
foumlrspaumlnd staringltraringd som har faumlsts centralt i axiell led i maumltmanteln Vid belastshy
ning minskas foumlrspaumlnningen och daumlrmed egenfrekvensen i traringden Dessa variashy
tioner i egenfrekvens oumlverfoumlrs till elektriska svaumlngningar av en elektromagnet
och foumlrs upp genom staumlngerna via en maumltkabel till en mottagare vid markytan
Fig 15 visar mottagarenheten som kan anslutas antingen till 220 V eller till
110 V vaumlxelstroumlm (50 Hz) Naumlr stroumlmbrytaren (10) slarings till visar sig paring ljusshy
skaumlrmen (2) en horisontell ljuslinje (fig 14c) Denna linje motsvarar den i
mottagaren befintliga jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngning som aumlr odaumlmpad Ljusshy
bildens skaumlrpa och ljusstyrka kan staumlllas in med rattarna (12) och (13) i fig 15
Maumlttraringden i spetsen svaumlnger endast naumlr den erharingller svaumlngningsimpuls fraringn
mottagarenheten Denna svaumlngning blir daumlmpad (fig 14 b) Svaumlngningsimpulsen
kan regleras (15) antingen manuellt eller automatiskt (fig 15) Intervallet melshy
lan impulserna kan staumlllas in med vred (14) Varje impuls orsakar en vertikal
avlaumlnkning av ljusbilden paring skaumlrmen Naumlr jaumlmfoumlrelsetraringdens svaumlngningsfrekvens
har avstaumlmts saring att den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens kommer ljusbilden
att visa en sluten kurva som till foumlljd av maumlttraringdens daumlmpade svaumlngning laringngshy
samt sluter sig och om impulserna upphoumlr aringtergaringr till ett horisontellt streck
Under den tid som staringr till foumlrfogande innan maumlttraringdens svaumlngning helt har daumlmshy
pats maringste jaumlmfoumlrelsetraringdens och maumlttraringdens frekvens avstaumlmmas Detta tillgaringr
saring att man med hjaumllp av dubbelvredet (4) aumlndrar jaumlmfoumlrelsetraringdens frekvens tills
den oumlverensstaumlmmer med maumlttraringdens (jfr principskissen i fig 14 e) Frekvensshy
likheten avgoumlrs med ledning av ljusbildens utseende paring ljusskaumlrmen Naumlr de baringda
svaumlngningsroumlrelserna tillsammans genererar en sluten kurva i form av en ellips
eller en cirkel (fig 14 d) som utan gungningar laringngsamt sluter sig aumlr
frekvenserna lika Grovinstaumlllning av frekvensen goumlrs med den undre och fin-
21
7
Fig 15 Maumltinstrument ull Maihak-sondenRecordill11 unit for the JAaihak Static penetrotneter
22
instaumlllning med den oumlvre av dubbel vredets baringda rattar Vanligtvis goumlrs en
bestaumlmning av spetsmotstaringndet per 10 cm neddrivning Neddrivningshastigshy
heten uppgaringr till ca 0 2 mmin
Firma Fugro i Holland har i samarbete med Philips Company konstruerat en
elektronisk trycksond foumlr direkt maumltning och registrering av spetsmotstaringndet
En senare version av sonden maumlter baringde spetsmotstaringnd och lokal mantelfriktion
(De Ruiter 1971) Spetsen skiljer sig i det senare fallet i flera avseenden fraringn 2
Begemanns spets men har liksom denna tvaumlrsnittsarean 10 cm och spetsvinshy
keln 60deg Den saknar daumlremot slaumlppning och aumlr cylindrisk i hela sin laumlngd 2(jfr fig 16) Friktionsmanteln har ytan 150 cm Foumlr maumltning av spetsmotshy
staringnd och lokal mantelfriktion finns i spetsen ett antal traringdtoumljningsgivare vilka
har placerats och kopplats paring saringdant saumltt att endast vertikala krafter maumlts De
spaumlnningsvariationer som orsakas av motstaringndsaumlndringarna i traringdtoumljningsgivarshy
na registreras av maumltinstrument via en Wheatstone-brygga foumlr spetsmotstaringndet
och en foumlr mantelfriktionen Resultatet erharinglls automatiskt som en kontinuerlig
kurva visande spetsmotstaringnd respektive lokal mantelfriktion som funktion av
djupet Signalerna fraringn spetsen foumlrs upp till maumltinstrumentet vid markytan via
en maumltkabel som aumlr traumldd genom de iharingliga staumlngerna Paring senare tid har Fugro
utvecklat ett datasystem vilket goumlr det moumljligt att oumlverfoumlra faumlltresultatet paring
telex till kontoret foumlr uppritning och utvaumlrdering varefter resultatet aringtersaumlnds
till foumlrsoumlksplatsen paring telex
Tre spetsar finns vilka kan anvaumlndas upp till en stoumlrsta kraft av 10 kN 50 kN
(normalspets) respektive 100 kN Foumlr att komma ifraringn foumlrankringsproblemet
har utrustningen monterats paring ett tungt specialfordon vilket enbart genom sin
tyngd ger ett motharingll av 120 - 130 kN
Moumljlighet finns vidare att utrusta Fugro-sonderna med en inklinometer vilken
kan vara av vaumlrde foumlr bedoumlmning av sondens krokighet vid sondering till stora
djup (25 - 30 m)
Fugro har genomfoumlrt en serie foumlrsoumlk daumlr friktionsmanteln placerades paring olika
avstaringnd fraringn spetsen Enligt nuvarande praxis ansluter den ca 14 cm laringnga
friktionsmanteln direkt till spetskonen dvs dess tyngdpunkt aumlr belaumlgen 7 cm
ovanfoumlr konen Vid foumlrsoumlksserien placerades manteln aumlven paring avstaringnden 25
23
7
8
5
3
Friktionsshymantel 4 utbytbar)
3
2
ij--J I
Fig 16 Spets till elektronisk trycksond typ Fugro (1) Konisk spets (10 cm2) (2) lastcell (3) traringdtoumljningsgivare (4) friktionsmantel (5) justeringsring (6) vattentaumlt bussning (7) kabel och (8) anslutning till staumlnger ( ur De Ruiter 1971)
Point of the electric static penetrometer type Fugro (1) Conical point (10 cm2) (2) load cell (3) strain gauges (4) friction sleeve (5) adjustment ring (6) water-proof bushing (7) cable and (8) connection with rods (from De Ruiter 1971)
24
35 65 och 85 cm fraringn konen Haumlrvid framkom att mantelfriktionen aumlr stoumlrst
omedelbart ovanfoumlr spetsen och att den minskar paringtagligt naumlr avstaringndet blir
stoumlrre aumln ca 20 cm (jfr placeringen av Begemanns friktionsmantel) Paring ca 70 cm
avstaringnd fraringn konen var mantelfriktionen endast 20 - 40 av vaumlrdet omedelbart
ovanfoumlr konen Naumlr avstaringndet oumlkades ytterligare kunde en tendens till oumlkad
mantelfriktion maumlrkas Indikationen var dock mycket svag eftersom den baseshy
rades paring endast en maumltpunkt En annan viktig slutsats vid Fugros foumlrsoumlk var att
de nedaringtriktade friktionskrafternas tillskott till det vertikala oumlverlagringstrycket
blev alltmer bestaumlmmande foumlr mantelfriktionens storlek och variation ju laumlngre
bort fraringn konen manteln placerades Foumlr att erharinglla baumlsta moumljliga underlag
foumlr tolkning av jordlagerfoumlljd bedoumlmdes det vara laumlmpligast att placera frikshy
tionsmanteln saring naumlra spetsen som det rent praktiskt aumlr moumljligt dvs motsvashy
rande nuvarande praxis
Vid Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) i Hamburg paringgaringr f n utvecklingen av
en elektronisk trycksond i samarbete med Byggnadsnaumlmndens geotekniska avdelshy
ning i Amsterdam Holland (ingenjoumlr L Kok) Denna trycksond aumlr enligt uppgift
utrustad foumlr maumltning av spetsmotstaringnd lokal mantelfriktion (paring en yta av 2400 cm ) staringnglutning samt porvattentryck paring spetsnivaringn Konens spetsvinkel
aumlr 60deg och dess basdiameter 35 6 mm Spetsmotstaringnd porvattentryck och
staringnglutning maumlts induktivt under det att mantelfriktionen maumlts medelst traringdshy
toumljningsgivare Oumlvre graumlnsvaumlrdet foumlr spetsmotstaringndet uppges vara 50 kN foumlr
mantelfriktionen 125 kPa (motsvarande en kraft av 5 kN) och foumlr porvattenshy
trycket 500 kPa Vidare kan staringnglutningar av upp till 25deg avvikelse fraringn lodshy
linjen maumltas i tvaring mot varandra vinkelraumlta plan
Statisk-dynamiska metoder
J ordlagerfoumlrharingllandena i Mellaneuropa skiljer sig ganska avsevaumlrt fraringn vad som
aumlr normalt i Sverige Ofta kant ex mycket loumlsa jordlager oumlverlagras av mycket
fasta lager Foumlr att foumlrbaumlttra trycksondens nedtraumlngningsfoumlrmaringga har daumlrfoumlr
metoder utvecklats som medger omvaumlxlande statisk och dynamisk sondering
s k statisk-dynamiska sonderingsmetoder
25
Andina-sonden
Den foumlrmodligen mest avancerade metoden i detta sammanhang aumlr av mekanisk
typ och har lanserats och patenterats av Andina i Schweiz Den foumlrekommer
sedan 1967 aumlven i Frankrike genom Sopecaf Company i Lyons Utrustningen aumlr
monterad paring ett specialfordon som enbart genom sin tyngd ger ett motharingll
av 150 kN Enligt ett foumlrfarande som beskrivs naumlrmare nedan utfoumlrs sondeshy
ringen (lastparingfoumlringen) saring laringngsamt att den kan jaumlmfoumlras med ett regelraumltt
belastningsfoumlrsoumlk Enligt ett andra foumlrfarande tillaumlmpas en konstant neddrivshy
ningshastighet av 2 cms
Spetsen som aumlr konisk (fig 17) har diametern 80 mm dvs tvaumlrsnittsytan 250 cm spetsvinkeln 90deg samt en speciell manteldel foumlr maumltning av lokal manshy
telfriktion (yta 628 cm 2) Den egentliga spetsen utgoumlrs av tvaring spetsar en 2central spets med diametern fel 39 mm (12 cm ) som aumlr fast foumlrbunden med
innerstaumlngerna (fel 35 mm) och en yttre koncentrisk spetsdel som foumlrstorar
den centrala spetsen utan att foumlraumlndra dess form Vid tryckning endast paring innershy
staumlngerna vilket blir aktuellt naumlr 80 mm-spetsen inte kan drivas djupare komshy
mer den centrala 39 mm-spetsen att loumlsgoumlras fraringn den stoumlrre spetsen och
sonderingen kan fortsaumlttas tills motstaringndet blir foumlr stort aumlven foumlr denna mindre
spets I detta laumlge kan man oumlvergaring till dynamisk sondering varvid slagningen
utfoumlrs med en 750 kg hejare som faringr falla fraringn 16 cm houmljd Nedtraumlngningen per
slag registreras automatiskt
Med Andina-sonden kan spetsmotstaringndet maumltas dels medan lasten laringngsamt paringshy
foumlrs intill dess spetsen boumlrjar roumlra sig (foumlrsta skedet) dels under det skede
naumlr spetsen oumlvergaringr fraringn roumlrelse till vila (andra skedet) Dessa baringda spetsmotshy
staringnd har visat sig vara i stort sett lika vid sondering i sand- eller grusavlagshy
ringar under det att spetsmotstaringndet i leriga och siltiga jordar alltid aumlr houmlgre
i foumlrsta aumln i andra skedet
Vid den statiska sonderingen med Andina-sonden kan mantelfriktionen laumlngs
friktionsmanteln bestaumlmmas paring mekanisk vaumlg Foumlr avlaumlsning av sonderingsmotshy
staringndet finns en dynamometer avsedd foumlr maumltning av spetsmotstaringnd respektive
totalmotstaringnd samt tvaring dynamometrar foumlr maumltning av lokalt mantelmotstaringnd
respektive totalt mantelmotstaringnd En form av dubbelkontroll existerar genom
moumljligheten att laumlsa av de manometrar som aumlr anslutna till det hydrauliska
systemet foumlr domkrafterna anvaumlnda foumlr nedpressningen
26
----1middotmiddotrr I I I I I I I I I I I I
250mm friktionsshymantel ( 628 cm2 )
Cent ralsp etsdel () 80mm
()35mm( 50 cm2 ) ( innerstaringng)
~ ltgt 39mm ( 12 cm2)
( o) (b)
Fig 17 Princip foumlr anvaumlndning av statisk-dynamisk sond typ Andina a) Vid normalt spetsmotstaringnd b) Vid stort spetsmotstaringnd (spetsen kan aumlven hejas ned)
Mode of using the static-dynamic penetrometer type Andina a) At normal cone resistance b) At arge cone resistance (the cone can also be hammered down)
27
Summary
The article describes the most important static penetration methods used at
present both in Sweden and abroad The old Dutch cone penetration method
commonly regarded as the prototype for the further developments of penetromshy
eters is described more in detail
The basic research in Sweden started in the beginning of 1940 but the main
contributions have been made ltluring the last two decades Today three lines of
concepts are followed by the manufacturers The most common static penshy
etrometer in Sweden is a mechanical device type Nilcon which is supplied
with an axial play just above the point This play makes it possible to separate
the skin friction from the cone resistance at desired levels Another Swedish
mechanical penetrometer evaluating the point resistance was developed by the
Swedish Geotechnical Institute A characteristic feature of this method is that
the rod is rotated ltluring the penetration while the ratio between the rotational
and penetrating velocity is held constant An electric penetrometer developed
by Borros AB measures the point resistance by means of a number of strain
gauges located in the point The strain gauges are connected to an amplifier
anda recording unit at the ground surface More recently a so-called acoustical
penetration method has been developed by Geotech AB Signals from the point
are here after amplification transmitted wirelessly to the receiver unit at the
ground surface This latter method is described in a separate article (by P J onell)
The foreign penetrometers described herein are (1) The Dutch penetrometer
including the Begemann friction jacket cone and the special point used in Belgium
for the Dutch penetrometers (2) the Haefeli-Fehlmann penetrometer (3) the
Maihak (Degebo) electric penetrometer (vibrating strings) (4) the Fugro electric
penetrometer which measures both point resistance and local friction II by means
of strain gauges and (5) an electric penetrometer under development by Hottinger
Baldwin Messtechnik in Hamburg Furthermore (6) the static-dynamic penetromshy
eter type Andina is described
28
Referenser
DE RUITER J 1971 Electric penetrometer for site investigations
J Soil Mech a Found Div Proc ASCE Vol 97 No SM2 p 457-472
DIN 4094 1964 Baugrund Ramm- und Drucksondiergeraumlte Abmessungen und
Arbeitsweise der Geraumlte Bl 1 Mai 1964
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice Elsevier Publ Co
Amsterdam p 1-91
29
TOLKNING AV TRY CKSONDERINGSRESULTAT
OumlVerdirektoumlr Bengt B Broms Statens Geotekniska Institut
Inledning
Trycksondering som aumlr en statisk sonderingsmetod liksom viktsondering
anvaumlnds i relativt stor utstraumlckning i Sverige fraumlmst vid oumlversiktliga undersoumlkshy
ningar foumlr att uppskatta jordlagerfoumlljd de olika lagrens utstraumlckning och
homogenitet samt foumlr att faring en uppfattning om jordens fasthet Undersoumlkningarna
kompletteras som regel med provtagning foumlr att faststaumllla jordlagrens sammanshy
saumlttning haringllfasthet och deformationsegenskaper En stor foumlrdel med tryckshy
sondering i jaumlmfoumlrelse med maringnga andra sonderingsmetoder aumlr att man erharingller
en automatisk kontinuerlig registrering av sondmotstaringndet Om mantelfriktionsshy
maumltning utfoumlrs samtidigt saring att spetsmotstaringndet kan saumlrskiljas vilket behandshy
las i det foumlljande oumlkas moumljligheten att avgoumlra jordlagrens sammansaumlttning
I Mellaneuropa brukas trycksondering framfoumlrallt vid detaljundersoumlkningar i
fraumlmst friktionsjord Sonderingsresultaten anvaumlnds daumlr i huvudsak vid beraumlkshy
ning av plattors och paringlars brottslast och saumlttning
En oumlversikt av olika sonderingsmetoder och tolkningen av foumlrsoumlksresultaten ges
i The Penetrometer and Soil Exploration av Sanglerat (1972) och i Dynamic
and Static Sounding of Soils in Engineering Geology av Bondarik (1967) I den
senare boken summeras fraumlmst rysk erfarenhet Svenska erfarenheter med
trycksondering har sammanfattats bl a av Kallstenius (1969) och Bergdahl (1969)
och norska erfarenheter av Andresen (1969) Foumlreliggande uppsats som delvis
bygger paring studier av ovanstaringende tvaring boumlcker och annan litteratur ger en oumlvershy
sikt av trycksonderingens anvaumlndning vid bedoumlmning av plattors och paringlars baumlrshy
foumlrmaringga jaumlmte utvaumlrdering av saumlttningar
Trycksondering i friktionsjord
Vid trycksondering i friktionsmaterial med konstant relativ lagringstaumlthet oumlkar
det specifika spetsmotstaringndet med djupet under markytan ned till ett visst kritiskt
30
djup saringsom paringvisats bl a av Kerisel (1961) och Vesic (1964) Foumlrsoumlk har visat
att det kritiska djupet bl a oumlkar med oumlkad relativ lagringstaumlthet Det kritiska
djupet torde emellertid aumlven paringverkas av friktionsjordens gradering och kornshy
storlek Dessutom inverkar spetsdiametern hos sonden
Under det kritiska djupet aumlr spetsmotstaringndet i stort sett konstant och oberoende
av djupet och av spetsdiametern saringsom visas i fig 1 Spetsmotstaringndet paringverkas
daumlr av foumlrutom jordens relativa lagringstaumlthet aumlven av oumlverlagringstrycket
jordens deformationsegenskaper det ursprungliga spaumlnningstillstaringndet och de
enskilda jordpartiklarnas haringllfasthet (Naumlr spetsmotstaringndet i sand oumlverstiger
ca 10 il 20 MNm2 boumlrjar sandpartiklarna att krossas vid sondspetsen)
Schultze amp Melzer (1965) rapporterar att oumlverlagringstrycket har en relativt
stor inverkan paring sondmotstaringndet Foumlrsoumlk har vidare visat att det ej raringder naringgot
enkelt samband mellan relativ lagringstaumlthet och sondmotstaringnd saringsom paringpekats
exempelvis av Muhs (1966) Kahl et al (1968) rapporterar att vid samma relashy
tiva lagringstaumlthet aumlr sondmotstaringndet houmlgre foumlr ensgraderad (sorterad) aumln foumlr
vaumllgraderad (osorterad) friktionsjord utom naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr
houmlg (Drgt 0 75)
Vid sondens nedtraumlngning under det kritiska djupet packas jorden kring sonden
varvid jordens volym minskar Jorden intill sondspetsen roumlr sig daumlrvid i huvudshy
sak nedaringt och i sidled Volymminskningen svarar mot sondspetsens och sondshy
staringngens totala volym under markytan Oumlver det kritiska djupet roumlr sig jorden
daumlremot aumlven upparingt mot markytan Daumlrigenom faringr jordens deformationsegenskashy
per stoumlrre inverkan paring sonderingsmotstaringndet under det kritiska djupet aumln oumlver
detta
Den ryske forskaren Durante (Bondarik 1967) har i sand undersoumlkt inverkan av
oumlverlagringstrycket paring det kritiska djupet och paring sonderingsmotstaringndet Sondeshy
ring med en dynamisk sonderingsmetod utfoumlrdes efter det att sanden schaktats
bort till 10 m djup Detta resultat jaumlmfoumlrdes med sonderingsmotstaringndet foumlre
avschaktningen Durante fann att sonderingsmotstaringndet efter avschaktning
minskade kraftigt naumlrmast den avschaktade ytan ned till ca 40 cm djup Daumlrshy
under svarade sondmotstaringndet mot det som uppmaumlttes foumlre avschaktningen paring
samma nivaring Samma effekt torde foumlreligga vid trycksondering Liknande resulshy
tat har foumlr viktsondering rapporterats av Dahlberg (1972)
31
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
20 40
2
Ec 4 g- Cl 0 middot~ a00 0
oo N
6 () -J Il Il
amp 0[t LO
8
Fig 1 Spetsmotstaringndet vid sondering i sand vid olika relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance in sand at different relative density (after Kerisel 1957)
Spaumlnningsoumlkning Stress increase
Fig 2 Spaumlnningsoumlkning fraringn friktionshylsa vid sondspetsens nivaring (efter Raedschelders 1961)
Stress increase caused by friction sleeve located at the level of the sounding cone (after Raedschelders 1961)
32
Grundvattenytans laumlge paringverkar sonderingsmotstaringndet saringsom paringpekats av Schultze amp Melzer (1965) Naumlr grundvattennivaringn passerades observerade de att sonderingsmotstaringndet minskade Liknande observationer har aumlven gjorts av Weiss (1964) Skillnaden i sondmotstaringnd mellan fuktig och vattenmaumlttad sand minskade med oumlkat oumlverlagringstryck och oumlkad relativ lagringstaumlthet
Geuze (1953) har undersoumlkt penetrationshastighetens inflytande paring sondmotstaringnshydet i sand Maximalt uppskattades denna inverkan till ca 7 vid en tiofaldig
oumlkning av penetrationshastigheten Kerisel (1961) och Jezequel (1969) rapporshy
terar att penetrationshastigheten ej hade naringgon inverkan i sand oumlver grundvattenshyytan Under grundvattenytan sjoumlnk daumlremot sondmotstaringndet med ca 20 naumlr nedshytryckningshastigheten oumlkade tio garingnger Vad som kan ha orsakat denna minskning av sonderingsmotstaringndet aumlr ej angivet Det aumlr moumljligt att de houmlga porvattenoumlvershytryck som erharinglls naumlr lagringstaumltheten aumlr laringg kan ha inverkat
Enligt Eide (1956) kan lagringstaumltheten foumlr sand uppskattas ur resultaten fraringn trycksondering enligt foumlljande tabell
Tabell 1 Samband mellan lagringstaumlthet och spetsmotstaringnd (efter Eide 1956)
Lagringstaumlthet Spetsmotstaringnd MNm2 (kpcm2)
Mycket loumlstlagrad lt 25 (lt25)
Loumlstlagrad 25- 50 (25- 50)
Medelfast lagrad 50-100 (50-100)
Fast lagrad 100-200 (100-200)
Mycket fastlagrad gt200 (gt200)
Meyerhof (1956) har foumlr sand angivit foumlljande samband mellan lagringstaumlthet (Dr) sondmotstaringnd vid resp SPT-foumlrsoumlk (Standard Penetration Test) N-tal tryckshysondering (hollaumlndsk sond) och materialets inre friktionsvinkel (ej))
33
Tabell 2 Samband mellan lagringstaumlthet sondmotstaringnd och inre friktions-vinkel (efter Meyerhof 1956)
Lagring Relativ Sonderings- Spetsmotstaringnd Inre friktions-lagrings- motstaringnd vid vid tryckson- vinkel taumlthet SPT-foumlrsoumlk dering cp grader D slag305 cm MNm
2 2r
(12~ (kpcm )
Mycket loumls lt02 lt4 lt20 (lt20) lt30
Loumls 02-04 4-10 20- 40 (20- 40) 30-35
Normal 04-06 10-30 40-120 (40-120) 35-40
Fast 0 6-08 30-50 120-200 (120-200) 40-45
Mycket fast gt08 gt50 gt200 (gt200) gt45
Foumlr siltig sand boumlr den inre friktionsvinkeln enligt Meyerhof minskas med
5 grader medan den foumlr sandigt grus boumlr oumlkas med 5 grader Senare undersoumlkshy
ningar har emellertid visat att spetsmotstaringndet ej enbart paringverkas av jordens
relativa lagringstaumlthet och inre friktionsvinkel Foumlrsiktighet boumlr saringledes iaktshy
tagas naumlr de av Meyerhof foumlreslagna sambanden anvaumlnds vid beraumlkning av exemshy
pelvis plattors och paringlars baumlrfoumlrmaringga En indelning som liknar dem som diskushy
terats av Eide och Meyerhof enligt ovan har foumlreslagits av Kahl amp Muhs (1952)
En viktig faktor som inverkar paring utvaumlrderingen av relativ lagringstaumlthet aumlr det
houmlga horisontaltryck som erharinglls i jorden vid packning och vid foumlrbelastning
Detta medfoumlr att sondmotstaringndet i ett saringdant material vid samma relativa lagshy
ringstaumlthet blir houmlgre aumln i naturligt lagrad och ej foumlrbelastad jord Denna skillshy
nad aumlr av stor betydelse bl a vid packningskontroll i faumllt
Trycksondering i kohesionsjord
Trycksondering aumlr ej saumlrskild vaumll laumlmpad till att bestaumlmma kohesionsjords
skjuvharingllfasthet Som regel kan endast en grov uppskattning goumlras Det registreshy
rade sondmotstaringndet blir ofta alltfoumlr laringgt vilket goumlr bestaumlmningen osaumlker om ej
en spets med stor area anvaumlnds Dessutom har foumlrsoumlk visat att saringdana faktorer
som nedtryckningshastighet spetsens form och lerans sensitivitet paringverkar
sonderingsmotstaringndet
J ezequel (1969) har i lera undersoumlkt bl a nedtryckningshastighetens inverkan paring
34
sondmotstaringndet (spetsmotstaringndet) Detta motstaringnd oumlkade i loumls lera med upp till 35 h 45 naumlr nedtryckningshastigheten oumlkade tio garingnger fraringn 0 6 mmin till 6 mmin Foumlr fast lera var aumlndringen obetydlig Thomas (1965) fann dock att penetrationsmotstaringndet foumlr den fasta s k Londonleran oumlkade naringgot med oumlkad penetrationshastighet Vid foumlrsoumlk utfoumlrda av Ladanyi amp Eden (1969) i loumls lera med houmlg sensitivitet erhoumllls en genomsnittlig oumlkning av 7 5 vid en tiofaldig oumlkning av nedtryckningshastigheten
Sanglerat (1972) anger att spetsvinkeln hos sondspetsen har betydelse endast naumlr spetsmotstaringndet aumlr mindre aumln 2 MNm2
Thomas (1965) har funnit att spetsens diameter i foumlrharingllande till staringngdiametern har relativt stor inverkan paring sondmotstaringndet Han har rapporterat att det specifika spetsmotstaringndet i relativt fast lera blir laumlgre om spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern aumln om den aumlr lika med staringngdiametern Kallstenius (1969) paringpekar att det uppmaumltta spetsmotstaringndet foumlr loumls lera till och med kan bli negativt om tung borrvaumltska anvaumlnds vid sondering och spetsdiametern aumlr stoumlrre aumln staringngdiametern
Foumlr kohesionsjord visar foumlrsoumlk att spetsmotstaringndet q8tatt normalt varierar spe s mellan 10 c och 20 c daumlr c aumlr lerans skjuvharingllfasthet under odraumlnerade foumlr-u u u haringllanden (extremvaumlrden 5 c resp 25 c ) Ett genomsnittsvaumlrde representeraru u sambandet qstatt = 15 c (Sanglerat 1972) Foumlr Londonlera fann Thomas (1965)tat spe s u att qsspe t s = 18 c Meigh amp Corbett (1970) erhoumlll vaumlrdet 16 paring kvoten qstatt c u spe s u naumlr sonderingsresultaten jaumlmfoumlrdes med resultaten fraringn vingborrfoumlrsoumlk Kerisel amp Adam (1969) rapporterar ett spetsmotstaringnd som foumlr halvfast lera och silt var 12 c till 15 c medan motstaringndet foumlr mycket fast lera var 35 c u u u Kallstenius (1969) fann att spetsmotstaringndet i loumls lera i genomsnitt motsvarade 15 c och att baumlrfaktorn N (kvoten qstatt c ) sjoumlnk med oumlkad spetsdiameter ochu c spe s u med oumlkad mantellaumlngd Vid Kallstenius undersoumlkningar bestaumlmdes skjuvharingllfast-heten genom konfoumlrsoumlk Vid lera med houmlg sensitivitet kan sondmotstaringndet emellershytid vara betydligt mindre aumln de ovan angivna vaumlrdena (Ladanyi amp Eden 1969)
Vaumlrdet paring baumlrfaktorn N c varierade vid dessa foumlrsoumlk mellan 5 5 och 8
Foumlrsoumlksresultatenrapporterade exempelvis av Kerisel amp Adam (1969) visar att kvoten qstatt c tenderar att oumlka med oumlkad skjuvharingllfasthet Denna oumlkning aumlrspe s u troligen fraumlmst beroende av svaringrigheter att bestaumlmma den odraumlnerade skjuv-haringllfastheten c Den skjuvharingllfasthet som erharinglls exempelvis ur enaxliga tryckshyu foumlrsoumlk paring laboratoriet blir ofta alltfoumlr laringg vid houmlg skjuvharingllfasthet beroende paring att leran inneharingller sprickor Vid enaxliga tryckfoumlrsoumlk foumlljer brottytan saringdana
35
sprickor i provet Sprickornas orientering och antal har daumlrvid stor inverkan
Vid trycksondering sker brottet laumlngs en paringtvingad brottyta vars laumlge ej i naringgon
stoumlrre utstraumlckning paringverkas av foumlrekomsten av sprickor Daumlrvid blir det
ospruckna lermaterialets haringllfasthet avgoumlrande foumlr sondmotstaringndet
Det teoretiska vaumlrdet paring baumlrfaktorn N baserad paring plasticitetsteorin och saringledes C
paring kvoten qstatt c aumlr 9 0 Det relativt houmlga vaumlrdet som erharinglls fraringn sonde-spe s u middot
ringsfoumlrsoumlk (qstatt = 15 c ) kan delvis foumlrklaras av att deformationshastighetenspe s u
vid sondering aumlr ca 100 garingnger houmlgre aumln den som gaumlller normalt vid vingborr-
foumlrsoumlk (Meigh amp Corbett 1970) Dessa foumlrfattare paringpekar dessutom det faktum
att adhesionen laumlngs sondens mantelyta mellan sondspetsen och den punkt daumlr
spetsmotstaringndet maumlts eller laumlngs den krage som finns paring vissa sondspetsar
paringverkar det beraumlknade nominella spetsmotstaringndet Denna effekt aumlr speciellt
stor vid hollaumlndsk trycksond
Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd
Olika metoder finns foumlr att saumlrskilja spetsmotstaringnd fraringn mantelfriktion i frikshy
tionsjord eller fraringn mantelkohesion i kohesionsjord Ett intensivt utvecklingsshy
arbete paringgaringr f n i Sverige i denna fraringga Mantelmotstaringndet kan maumltas antingen
laumlngs hela sondstaringngen eller lokalt intill sondspetsen Maumltningen kan ske i en
speciell maumltdel (friktionshylsa) bull
Vid trycksond typ Nilcon som aumlr foumlrsedd med glappkoppling intill spetsen
bestaumlms mantelmotstaringndet som utvecklas laumlngs hela sondstaringngen genom att
man paring provningsdjupet foumlrst drar upp sondstaringngen en viss straumlcka och sedan
maumlter den kraft som fordras foumlr att aringterigen trycka ned staringngen till foumlregaringende
nivaring I de flesta fall torde uppdragningen foumlrorsaka en minskning av mantelshy
motstaringndet paring grund av den oumlkade omroumlrningen i kohesionsjord och det oumlkade
haringlrummet runt sondstaringngen paring grund av packningen i friktionsjord I en del
fall kan dock mantelmotstaringndet oumlka paring grund av den temporaumlra uppdragningen
eftersom man i vissa fall efter avdrag foumlr mantelmotstaringnd kan erharinglla ett negashy
tivt spetsmotstaringnd Vanligtvis anvaumlnds dock ej mantelmotstaringndet vid utvaumlrdeshy
ringen av trycksonderingsresultaten
Vid trycksond typ SGI roteras sondstaringngen samtidigt som den trycks ned
Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att rotera sondstaringngen
36
aumlr det moumljligt att utvaumlrdera mantelfriktionen Spetsmotstaringndet registreras
automatiskt med hjaumllp av en mekanisk skrivare som en funktion av djupet
Maximal neddrivningskraft aumlr 10 kN
Mantelmotstaringndet intill sondspetsen kan vid hollaumlndsk trycksond bestaumlmmas med hjaumllp av en saumlrskild friktionshylsa som aumlr placerad ovanfoumlr spetsens kragshy
formade del Mantelfriktionen bestaumlms genom att foumlrst trycka ned spetsen varshy
vid spetsmotstaringndet maumlts Daumlrefter trycks spetsen och friktionshylsan ned sam-
tidigt och summan av mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd maumlts Mantelmotstaringnshy
det antas motsvara skillnaden mellan de tvaring maumltningarna Detta foumlrfarande paringshy
verkar emellertid det beraumlknade mantelmotstaringndet
Trycks hylsa och spets ner samtidigt blir naumlmligen spetsmotstaringndet som regel houmlgre aumln om de trycks ner var foumlr sig Mantelfriktionen laumlngs hylsan oumlkar naumlmshy
ligen oumlverlagringstrycket vid spetsens nivaring och daumlrmed spetsmotstaringndet saringsom
illustreras i fig 2 (Raedschelders 1961) Sanglerat (1972) har uppskattat oumlkshyningen av spetsmotstaringndet till 8 ~ 10 naumlr friktionshylsa och spets trycks ner
samtidigt Dessa resultat pekar paring att mantelmotstaringndet oumlverskattas med det
foumlrfarande som tillaumlmpas i Holland
Under senare aringr har utvecklats trycksonder daumlr spetsmotstaringndet och mantelmotshy
staringndet maumlts separat intill sondspetsen med hjaumllp av traringdtoumljningsgivare Ett
exempel paring en saringdan trycksond aumlr den som har utvecklats av Borro AB
Foumlrutom de ovannaumlmnda sonderna finns en hollaumlndsk (Fugro) och en fransk
(Andina) trycksond dar mantelmotstaringndet maumlts separat Vid den senare sonden
maumlts mantelmotstaringndet med hjaumllp av en separat belastningsring (Sanglerat 1972)
Maumltningar visar att mantelmotstaringndet i sand aumlr som regel stoumlrst alldeles ovanfoumlr sondspetsen Det specifika mantelmotstaringndet minskar i de flesta fall allteftersom
sonden traumlnger ned i jorden Denna minskning kan bero paring att sondharinglet foumlrstoras naringgot under nedtryckningen genom att sondstaringngen ofta aumlr naringgot krokig I extrem-
fall kan aumlven det totala mantelmotstaringndet minska med oumlkat djup beroende paring att
exempelvis en sten framfoumlr sondspetsen foumlljer med vid sonderingen och foumlrstorar sondharinglet Ett saumltt att minska staringngfriktionen och att oumlka nedtraumlngningen av sonshy
den samt att underlaumltta maumltningen av mantelmotstaringndet naumlrmast sondspetsen aumlr att paring jaumlmna avstaringnd punktvis oumlka staringngdiametern saring att borrharinglet foumlrstoras
37
Maumlthylsans placering i foumlrharingllande till spetsen paringverkar mantelfriktionen intill
ett avstaringnd som aumlr beroende bl a av jordens inre friktionsvinkel Foumlr att faring j aumlmshy
foumlrbara vaumlrden paring mantelfriktionen boumlr denna maumltas alldeles intill sondspetsen
Paring detta saumltt skulle erfarenhet som tidigare erharingllits med bl a hollaumlndsk sond
kunna utnyttjas vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksresultaten
I fig 3 visas hur mantelfriktionen vid hollaumlndsk sond varierar vid olika jordshy
material och spetsmotstaringnd (Begemann 1965 a) Man kan se att mantelfriktionen
minskar i foumlrharingllande till spetsmotstaringndet ju groumlvre jordmaterialet aumlr Genom
att samtidigt maumlta spetsmotstaringnd och mantelfriktion aumlr det saringledes moumljligt att
bedoumlma sammansaumlttningen av jordmaterialet intill sondspetsen De av Begeshy
mann angivna sambanden kan emellertid endast anvaumlndas foumlr naturligt avlagrade
jordar under grundvattenytan
Jaumlmfoumlrelser av Sanglerat (1972) med belastningsfoumlrsoumlk har dessutom visat att
de samband som angivits av Begemann (1965 a) foumlr sand och grus aumlr ca 50 foumlr
houmlga foumlr att direkt kunna anvaumlndas foumlr att beraumllrna paringlars baumlrfoumlrmaringga
Enligt Sanglerat (1972) gaumlller foumlljande samband mellan jordart sondmotstaringnd
och kvoten mellan mantelmotstaringnd och spetsmotstaringnd
Tabell 3 Samband mellan spetsmotstaringnd mantelfriktion och jordmaterialets sammansaumlttning (efter Sanglerat 1972)
o statt Mantelmotstaringnd JordartSpetsmotstand qspe s spetsmotstaringnd 2 2 fstat stat(MNm ) (kpcm ) mantel qspets
lt30 lt 30 lt o 001 Loumlst lagrat grus
gt30 gt 30 gt 0006 Sand med snaumlckskal
gt 30 gt 30 0 006-0 02 Sand och grus
gt30 gt 30 002 -004 Siltig sand sandig silt lerig sand och silt
gt 30 gt 30 004 -008 Lera
lt 06 lt6 gt006 Organisk lera torv gyttja och dy
38
30 ~----------------~
N E z 20 Finjordsholt I
(IJ () (lt 16]-l)
-0 C C 0 oo ll ll middot-
ll0 QJE _ 10 ll
-+- C (IJ middot-0 0 (J) 0
0 0 ~1 ~2 ~3 ~4
Mantelfriktion MNm2 Skin friction resistance
Fig 3 Samband mellan spetsmotstaringnd och mantelfriktion vid hollaumlndsk sond vid olika jordmaterial (efter Begemann 1965)
Relationship between point resistance and skin friction resistance for the Dutch cone penetrometer (after Begemann 1965)
4
A
bull I Po
Ht bull 4 b Igt
Bl l1 1
Fig 4 Definition av oumlverlagringstryck och plattbredd
Definition of overburden pressure and slab width
39
st staMan kan se ur denna tabell att kvoten f att q tt oumlkar med minskad kornshyman e1 spe s storlek Ovanstaringende indelning kan emellertid ej anvaumlndas vid lera eller silt naumlr
dessa jordars sensitivitet aumlr houmlg
Vesic (1967) rapporterar att kvoten fstatt qstatt varierar foumlr sand mellan man e1 spe s 0 006 och 0 0165 Schmertmann (1970) erhoumlll foumlr sand vaumlrden mellan 0 005 och
0 020 Schmertmann (1970) har foumlreslagit foumlljande utvaumlrdering
Tabell 4 Variation av fstatt qstatt vid olika relativ lagringstaumlthet (efterman e1 spe s
Schmertmann 1970)
Sand Loumls Normal Fast
Relativ lagringstaumlthet (D ) 03 06 09r
J ordtryckskoefficient (K) 1 2 4
2Sondmotstaringnd MN m 2 8 22 stat
(qspets) 2Mantelfriktion MNm 0033 0067 0075
(fstat )mantel
fstat stat 160 1120 1165mantel qspets
Emellertid paringverkar friktionshylsans utformning foumlrharingllandet mellan mantelfrikshy
tion och spetsmotstaringnd saringsom framharingllits tidigare
Dimensionering av plattor med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering anvaumlnds i Mellaneuropa i stor utstraumlckning vid dimensionering
av plattor och paringlgrundlaumlggningar Det aumlr rimligt att trycksondering borde kunna
anvaumlndas aumlven i Sverige foumlr att uppskatta saumlttningar av plattor och paringlgrupper
grundlagda paring friktionsjord
Vid dimensionering av plattor liksom av paringlgrupper skall grundkonstruktionen
dels uppfylla kravet att saumlkerheten mot brott (kollaps) aumlr tillraumlckligt houmlg och att
saumlttningarna vid normala belastningsfall ej blir saring stora att den ovanliggande
40
konstruktionen skadas Normalt vaumlljs en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 med
avseende paring grundkonstruktionens brottsaumlkerhet Vid grundlaumlggning paring plattor
blir dock som regel de saumlttningar som kan tillaringtas vid normala belastningsfall
utslagsgivande vid dimensioneringen naumlr plattbredden aumlr stoumlrre aumln ca 1 m
Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning (tillaringtet grundtryck) foumlr plattor paring
sand tillaumlmpas i Kanada i vissa fall den grova tumregeln
stat qspets
Enligt Sanglerat (1972) kan man vid dimensionering av plattor paring sand tillaringta ett
betydligt houmlgre grundtryck aumln det ovan angivna vaumlrdet Sanglerat rekommenderar
ett tillaringtet grundtryck som aumlr en tiondel av spetsmotstaringndet vid statisk sondering
dvs
1 stat qtill = 10 qspets
Ovanstaringende samband kan enligt Sanglerat aumlven anvaumlndas foumlr fast lera och sandig
lera
Sanglerat anger aumlven den tumregeln att saumlttningar ej utgoumlr naringgot problem naumlr sta 2
spetsmotstaringndet q tt gt 1 2 MNm Man boumlr emellertid vara foumlrsiktig naumlr spe s
man anvaumlnder dessa grova tumregler utanfoumlr geografiska omraringden foumlr vilka de
har utvecklats innan man faringtt tillraumlcklig erfarenhet om resp metoders tillaumlmpshy
barhet Sanglerats tumregler torde emellertid ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnshy
ning saringsom naumlmns i det foumlljande
Plattors brottlast
Plattors brottlast beraumlknas som regel ur den generella ekvationen (bl a Terzaghi
1943 Meyerhof 1951)
daumlr K Ky och K aumlr faktorer som aumlr beroende av fundamentets form N NyC q C
och Nq aumlr baumlrfaktorer som aumlr beroende av jordens inre friktionsvinkel cp Baumlr
fundamentets bredd och p aumlr oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn enligt0
fig 4 Vid beraumlkning av tillaringten grundparingkaumlnning vaumlljs vanligtvis en saumlkerhetsfakshy
tor med avseende paring brottlasten som aumlr lika med 3 0
41
Foumlr friktionsjord (c=o) foumlrenklas ovanstaringende ekvation till
Muhs amp Weiss (1971) rapporterar foumlr finsand mellansand och grusig sand foumlljande st 2
samband mellan baumlrfaktorerna Ny och N och sondmotstaringndet q att (MNm )q ~es
N = 6 3 qstat -5 och y spets
= 9 qstatN 5 1 q spets -
Spridningen i foumlrsoumlksresultaten var relativt liten troligen fraumlmst beroende paring att
endast naringgra faring jordmaterial har undersoumlkts De av Muhs och Weiss angivna samshy
banden boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas med foumlrsiktighet och endast foumlr grova oumlverslagsberaumlkshy
ningar om de tillaumlmpas paring andra jordmaterial aumln de som undersoumlkts
De Beer (1963) har framharingllit den minskning av jordens inre friktionsvinkel och av
brottlasten som sker naumlr belastningen oumlverstiger ca 10 MNm2
och jordpartiklarna
boumlrjar krossas Denna minskning aumlr av betydelse vid utvaumlrdering av baumlrfaktorerna
Ny och Nq
Foumlr kohesionsjord ( cp = o) erharinglls foumlljande samband eftersom Ny= 0 Nq = 1 0
och Kq =10
q -KcN +pbrott - c u c o
Foumlr en kvadratisk platta (K = 1 3) och en saumlkerhetsfaktor lika med 3 0 foumlrenklas C
ovanstaringende ekvation till
och foumlr en laringngstraumlckt platta (K = 1 0) till C
Jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet c erharinglls ur sambandet u
1 stat cu = 15 q spets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet mellan grundlaumlggningsnivaringn och spe s
ett djup under denna nivaring som motsvarar 2B daumlr B aumlr plattbredden Eftersom
42
sambandet mellan sondmotstaringnd och skjuvharingllfasthet aumlr osaumlkert blir aumlven beraumlkshy
ningen av brottlasten osaumlker naumlr det ovannaumlmnda sambandet anvaumlnds
Plattors saumlttningar
En plattas saumlttning beraumlknas som regel genom att man delar in jorden under
plattan i snitt Daumlrefter uppskattas saumlttningen foumlr varje snitt fraringn den beraumlknade
spaumlnningsoumlkningen i jorden enligt Boussinesqs spaumlnningsekvation och fraringn jorshy
dens kompressionsmodul Kompressionsmodulen erharinglls ur resultaten fraringn
trycksondering kompressometerfoumlrsoumlk enligt SGI pressiometerfoumlrsoumlk eller
oumldometerfoumlrsoumlk Vanligtvis bestaumlms kompressionsmodulen med flera olika
metoder Den baumlsta uppskattning av saumlttningarnas storlek i kohesionsjord ershy
haringlls som regel fraringn oumldometer- och pressiometerfoumlrsoumlk Resultaten fraringn
kompressometer- och pressiometerfoumlrsoumlk blir osaumlkra foumlr sand och grus under
grundvattenytan Denna osaumlkerhet foumlrorsakas fraumlmst av svaringrigheter att erharinglla
ostoumlrda prover foumlr kompressometerfoumlrsoumlken och att foderroumlr eller borrvaumltska
(bentonit) erfordras foumlr att haringlla borrharinglet oumlppet vilket kan paringverka pressioshy
meterresultaten Foumlr sand och grus under grundvattenytan torde en saumlttningsshy
beraumlkning baserad paring resultat fraringn trycksondering ge en baumlttre oumlverensstaumlmmelshy
se med uppmaumltta saumlttningar aumln kompressometer- eller pressiometerfoumlrsoumlk
Det existerar foumlr naumlrvarande tre olika metoder foumlr att beraumlkna saumlttningar i sand
ur resultaten fraringn sonderingsfoumlrsoumlk naumlmligen Meyerhofs metod Buisman-De
Beers metod och Schmertmanns metod
Me_yerhofs metod Denna metod (Meyerhof 1965) foumlr beraumlkning av saumlttningar i
friktions jord baseras paring det samband mellan grundtryck saumlttning och resultat
fraringn Standard Penetration Test (SPT-foumlrsoumlk) som foumlreslagits av Terzaghi amp
Peck (1948) Meyerhof utgaringr ifraringn att qstatt = 0 4 N daumlr qstatt aumlr spetsmot-2 ~es ~es
staringndet (MNm ) vid statisk sondering och N (antal slag30 5 cm sjunkning) aumlr
sondmotstaringndet vid SPT-foumlrsoumlk Meyerhof foumlreslaringr foumlljande ekvationer foumlr beshy
raumlkning av det tillaringtna grundtryck som motsvarar en uppskattad stoumlrsta totalshy
saumlttning av 2 5 cm och en uppskattad stoumlrsta saumlttningsskillnad av 1 8 cm
stat qspets
qtill = foumlr B ~ 12 m och30
stat (1 + 0 3 ) 2 qspets B
foumlr B gt 12 m50
43
eller
stat qspets
qtill = foumlr plattor med normal bredd40
daumlr B aumlr plattbredden (m) och qstatt aumlr det genomsnittliga spetsmotstaringndet fraringn spe s
grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup som motsvarar plattbredden B Tillaringtet
grundtryck reduceras med 50 om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen vid eller oumlver
grundlaumlggningsnivaringn Om grundvattennivaringn aumlr belaumlgen mellan grundlaumlggningsshy
nivaringn och ett djup 15 B under grundlaumlggningsnivaringn reduceras det tillaringtna grundshy
trycket raumltlinjigt
Det aumlr av intresse att jaumlmfoumlra de uttryck som foumlreslagits av Meyerhof med
Sanglerats ovannaumlmnda tumregel Man kan se att den sistnaumlmnda ger en tillaringten
grundparingkaumlnning som aumlr tre till fyra garingnger stoumlrre aumln den som erharinglls enligt
Meyerhofs mera noggranna beraumlkningsmetod Det boumlr dock paringpekas att Terzaghi
och Pecks beraumlkningsmetod som Meyerhofs metod grundar sig paring i genomsnitt
ger en saumlttning som aumlr ca 30 till 50 av den uppskattade maximala totalsaumlttshy
ningen (25 cm) Jaumlmfoumlrelser av Schmertmann (1970) mellan beraumlknade och uppshy
maumltta saumlttningar visar att saumlttningarna fraumlmst foumlr smaring plattor oumlverskattas enligt
Meyerhofs beraumlkningsmetod medan saumlttningarna foumlr stora plattor kan undershy
skattas Sanglerats tumregel torde daumlrfoumlr ge en alltfoumlr houmlg tillaringten paringkaumlnning
Buisman-De Beers metod Vid beraumlkningar av saumlttningar i friktionsjord fraumlmst
foumlr loumlst lagrad sand utgaringr man i Holland och Belgien fraringn den konventionella
ekvationen
Lih C C log ( v o
I
~ Ao)h= 1 + e oo0
daumlr (Lihh) aumlr jordens relativa hoptryckning C och e aumlr jordens kompressions-c 0
index resp portal o och Licr aumlr effektivtrycket foumlre belastning resp effektiva 0
spaumlnningsoumlkningen Denna ekvation kan omskrivas till
I I
aringh = 23 1 (cro +10)h C og
00
daumlr C aumlr en koefficient som aumlr lika med 2 3 (1 + e )C Naumlr spaumlnningsoumlkningen0 C
1 o aumlr liten i foumlrharingllande till u kan ovanstaringende ekvation foumlrenklas till 0
44
1h I 1- = ~ o C Cl = 11v Mh 0
daumlr M aumlr den s k kompressionsmodulen Ovanstaringende ekvation angavs foumlrst av
Buisman (De Beer 1967)
Vid saumlttningsberaumlkningar enligt Buisman-De Beers metod antas att spaumlnningsshy
foumlrdelningen under en belastad platta aumlr jaumlmn Foumlr en stel platta motsvarar
medelsaumlttningen den som beraumlknas foumlr en boumljlig platta med konstant kontakttryck
i den karakteristiska punkten Vidare bortses fraringn de deformationer som erharinglls
under den nivaring daumlr spaumlnningsoumlkningen i jorden aumlr mindre aumln 10 av det ursprungshy
liga oumlverlagringstrycket
Buisman (De Beer 1967) har foumlreslagit foumlljande samband mellan kompressionsshy
modulen M och spetsmotstaringndet som aumlr baserat paring elasticitetsteorin
= M = 1 5 qstat spets
Aumlven Verheyden (1955) De Beer amp Martens (1957) och Webb (1970) har diskuteshy
rat det av Buisman foumlreslagna sambandet Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1964) och
Schmertmann (1970) visar att Buisman-De Beers metod oumlverskattar saumlttningarshy
nas storlek med ca 100 (Buisman-De Beers metod ger saringledes resultat som
ligger paring den saumlkra sidan) Det skulle vara moumljligt enligt Meyerhof (1964) att
oumlka det antagna vaumlrdet paring kompressionsmodulen M fraringn 15 qstatt till spe s 1 9 qstatt utan att den maximala saumlttningen blir stoumlrre aumln 2 5 cmspe s
Enligt Bachelier amp Parez (1965) Gielly et al (1970) och Sanglerat (1972) kan
ovanstaringende ekvation foumlr kompressionsmodulen omskrivas till
stat ca~ = M = ex qspets
daumlr ex aumlr en koefficient som aumlr beroende av den omgivande jordens egenskaper
st 2Sanglerat har paringpekat att koefficienten ex foumlr q att gt 2 MNm i stort sett aumlr obeshyspe s roende av jordmaterialet Sanglerat anger foumlljande vaumlrden paring koefficienten a vid beraumlkning av plattors saumlttning vid en spaumlnningsoumlkning i jorden av ca 100 kNm2
45
Tabell 5 Koefficienten a vid olika jordmaterial (efter Sanglerat 1972)
oJord Sondmotstand q stat
t Koefficienten a spe s MNm
2
Laringgplastisk lera lt 0 7 3 11 s 071120 2 11 5
gt 20 1 11 2 5
Laringgplastisk silt gt 20 3El6
lt 20 1 El 2
Houmlgplastisk lera gt 20 2 11 6
och silt lt20 1 a 2
Sand lt50 2
gt 100 15
Krita 201130 2 a 4
gt30 15 a 3
Foumlrsoumlksresultat publicerade av Bachelier amp Parez (1965) och av Meigh amp
Corbett (1970) pekar paring att de av Sanglerat angivna vaumlrdena paring a aumlr av raumltt
storleksordning och att dessa kan anvaumlndas foumlr grova oumlverslagsberaumlkningar
Stor foumlrsiktighet boumlr iakttas speciellt naumlr dessa samband anvaumlnds vid loumls lera
eller silt saumlrskilt om dessa jordar inneharingller organiskt material
Vesic (1970 a) har foumlr friktionsjord foumlreslagit foumlljande uttryck foumlr kompressionsshy
modulen M som tar haumlnsyn till friktionsjordens relativa lagringstaumlthet och spetsshy
motstaringndet
M = 2 (l + D2) stat r qspets
Enligt detta uttryck varierar koefficienten a fraringn 2 foumlr loumlst lagrad sand till 4 foumlr
fast lagrad sand
Aumlven Thomas (1968) har bl a funnit att det foumlr torr sand finns ett klart samband
mellan kompressionsmodul och sondmotstaringnd som aumlr oberoende av oumlverlagrings -
tryck partikelform och gradering Foumlrsoumlk utfoumlrda av Schultze amp Melzer (1965)
visar daumlremot att kompressionsmodulen foumlrutom sondmotstaringndet aumlven varierar
med oumlverlagringstrycket
46
Muhs amp Weiss (1971) anger foumlljande samband mellan kompressionsmodulen M 2 stat 2 stat 2o(MNm ) och sondmotstandet q t (MN m ) vid q t gt 3 0 MN m spe s spe s
M = 265 + 28 qstat spets
Van Wambeke (1962) har jaumlmfoumlrt resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och pressioshy
meterfoumlrsoumlk Kvoten kompressometermodul och sondmotstaringnd (E qstatt ) var p spe s ca 2 3 foumlr silt och 1 1 foumlr sand J ezequel amp Goulet (1965) erhoumlll foumlr sand ett
vaumlrde paring denna kvot som var 2 0
Schmertmanns beraumlkningsmetod Teoretiska beraumlkningar och foumlrsoumlk har visat
att deformationen i friktionsjord ej aumlr stoumlrst omedelbart under en belastad
platta saringsom antas vid Buismans metod Vid foumlrsoumlk utfoumlrda exempelvis av
Eggestad (1963) erhoumllls den stoumlrsta vertikala deformationen paring ett avstaringnd under
en belastad platta som motsvarade 75 av plattbredden Foumlrsoumlken visade dessshy
utom att deformationen foumlr sand mer var beroende av skjuvspaumlnningsoumlkningen i
jorden aumln av oumlkningen av det vertikala oumlverlagringstrycket
Saumlttningen ouml foumlr en belastad platta kan enligt Schmertmann (1970) beraumlknas ur
ekvationen
I ~ LizM
daumlr Iz aumlr en influensfaktor Li p aumlr belastningsoumlkningen vid grundlaumlggningsnivaringn
samt c1 och c2 aumlr koefficienter som tar haumlnsyn till oumlverlagringstrycket vid
grundlaumlggningsnivaringn resp krypning i jorden Dessa tvaring koefficienter erharinglls ur
ekvationerna
Po C =1-05-
1 p
daumlr p aumlr det effektiva oumlverlagringstrycket vid grundlaumlggningsnivaringn foumlre belastshyo ning och
tc2 = 1 + 02 log lt01)
daumlr t aumlr tiden efter belastning i aringr
47
Schmertmann foumlreslaringr paring grundval av belastningsfoumlrsoumlk sambandet
M = stat2 qspets
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet bestaumlmt med hollaumlndsk sond spe s
fraringn grundlaumlggningsnivaringn ned till ett djup 2 B under denna Varierar sondmot-
staringndet indelas jorden under en platta foumlrst i olika snitt varefter saumlttningen
mellan tvaring snitt uppskattas med hjaumllp av influensvaumlrdet i fig 5 Enligt
Schmertmann (1970) behoumlvs ingen korrektion goumlras foumlr den belastade ytans
form vid beraumlkning av saumlttningarna Foumlrsoumlksresultat pekar naumlmligen paring att
plattformen ej har naringgon stoumlrre inverkan paring saumlttningarnas storlek i friktionsshy
jord Schmertmanns beraumlkningsmetod ger dock foumlr stora saumlttningar vid foumlrbeshy
lastad sand
Schmertmanns metod liknar Buisman-De Beers metod genom att jordens
kompressibilitet antas vara proportionell mot sondmotstaringndet Den saumlttning
som erharinglls enligt Schmertmanns beraumlkningsmetod blir emellertid laumlgre aumln
Buisman-De Beers metod eftersom ett houmlgre vaumlrde anvaumlnds paring kompressionsshy
modulen M och jordens deformation naumlrmast den belastade plattan antas vara
liten
Dimensionering av paringlar och paringlgruwer med hjaumllp av trycksonderingsresultat
Trycksondering vid dimensionering av paringlar har sedan 1940-talet anvaumlnts i
Holland (Huizinga 1948 och 1951) och i Belgien (Verdeyen 1953) Aumlven i
Sydafrika har metoden faringtt anvaumlndning (Kantey 1951) liksom i Turkiet
(Artikoglu 1961) och Jugoslavien (Bogdanovic 1961) Anvaumlndning av statisk
sondering i USSR foumlr dimensionering av paringlar har diskuterats av Shashkov (1965)
En sammanfattning av beraumlkningsmetoder foumlr paringlar har gjorts av Broms (1965)
Statisk sondering anvaumlnds aumlven vid bestaumlmning av erforderlig paringllaumlngd i Holland
Belgien och Frankrike I Holland har sondering ocksaring utnyttjats foumlr att uppskatta
motstaringndet under sjaumllva slagningen (van Weele 1961) Nivaring foumlr paringlstopp uppskatshy
tas i vissa fall daumlr det totala sondmotstaringndet vid hollaumlndsk sond aumlr ca 45 a 50 kN
Emellertid torde denna tumregel ge osaumlkra resultat naumlr paringllaumlngden oumlverstiger
12 a 15 m och mantelfriktionen svarar foumlr en relativt stor andel av en paringles baumlrshy
foumlrmaringga
48
lnfluensfaktor 12 I nfluence factor
08
Influens faktor 1215 lnfluence factor
20 -------------------
Fig 5 Antagen influensfaktor (efter Schmertmann 1970)
Assumed influence factor (after Schmertmann 1970)
0 2Spetsmotstaringnd MN m2 Spetsmotstand MN m Point resistance Point resistance
0~_~10___2~0__300
N Paringld iameter NE E i mm
--0 ~ 50 z 50 - a - a degd6 P1le diameter _ 0 _ ~ in mm - V) ~u V) ~ gt a gt a
5 100 I ~ 5 100 c1omV 1Ol C __ Ol C C a __ 0 C a
-~ O Ou middotc g~Ol _ oshy Ol _
o O -3 i5 150 ~ Paringldiameter ~ ~ 150I _ _ _ a a a aYWj mmIgt gt gt gt o 0 o 0
200~----------~ 200----------
(a) Mycket fast lagring ( b) Fast lagring Very dense Dense
Fig 6 Penetrationsmotstaringnd vid olika diameter och relativ lagringstaumlthet (efter Kerisel 1957)
Penetration resistance at different pile diameter and relative density (after Kerisel 1957)
49
Det boumlr aumlven observeras vid tillaumlmpning av ovanstaringende grova tumregel att
prefabricerade betongparinglar i Sverige drivs i regel betydligt djupare och haringrdare
aumln vad som aumlr vanligt paring kontinenten Paringlarna drivs ned till saringdana lager som
normalt ej kan narings med trycksondering Detta medfoumlr att statisk sondering vanshy
ligtvis ej anvaumlnds i Sverige till att uppskatta erforderlig paringllaumlngd
Paringlars brottlast
Detaljerade undersoumlkningar angaringende paringlars baumlrfoumlrmaringga har utfoumlrts av Kerisel
(1957 1961 och 1964) Kerisel amp Adam (1969) och av Vesic (1963 1964 1970 a
och 1970b) Kerisel har undersoumlkt baumlrfoumlrmaringgan hos paringlar och sonder med olika
diameter (35 45 110 216 och 320 mm) medan Vesi6s foumlrsoumlk i huvudsak varit
begraumlnsade till paringlar med 100 mm diameter Vid baringde Kerisels och Vesics foumlrshy
soumlk maumlttes mantel- och spetsmotstaringnd separat
I fig 6 7 och 8 visas spetsmotstaringndets variation vid sondering och paringlning i
friktionsjord vid varierande relativ lagringstaumlthet Under ett visst kritiskt djup
(ca 2 a 4 m foumlr det visade fallet i fig 8a) var spetsmotstaringndet konstant och
oberoende av djupet under markytan Vid fast lagrad sand uppnaringdde exempelshy
vis Kerisel maximalt penetrationsmotstaringnd paring 1 5 m djup (1gt = 45 mm) medan
det maximala spetsmotstaringndet foumlr en paringle med 300 mm diameter uppnaringddes
foumlrst paring 15 m djup (fig 6) Det kritiska djupet motsvarade ca 10 paringldiametrar
naumlr sanden var loumlst lagrad och ca 20 paringldiametrar naumlr den var fast lagrad En
betydligt stoumlrre intraumlngningslaumlngd erfordras saringledes foumlr att uppnaring ett graumlnsvaumlrshy
de om sanden aumlr fast lagrad aumln om lagringstaumltheten aumlr laringg
Haumlvning och sprickbildning erharinglls vid belastning runt en paringle naumlr intraumlngningsshy
djupet aumlr mindre aumln det kritiska Naumlr det kritiska djupet oumlverskrids upptraumlder
inga ytterligare foumlraumlndringar vid ytan
I fig 9 visas brottzonens utstraumlckning laumlngs en belastad paringle naumlr brott antas
ske laumlngs en spiralformad brottyta Man kan se att brottzonens laumlngd laumlngs
paringlen oumlkar med oumlkad inre friktionsvinkel foumlr den omgivande jorden Vid 1gt = 25deg
motsvarar brottzonens utstraumlckning ca sex paringldiametrar och vid 40deg ca 21 paringlshy
diametrar Brottzonens form och utstraumlckning har diskuterats bl a av
l 1Ierminier (1953) och De Beer (1961)
Vid beraumlkning av spetsmotstaringndet foumlr paringlar i sand anvaumlnds i Holland det genom-
50
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
2 3 4 5 6 7
Fastbull Oense
E 0 bull 0
c -Faumlltfoumlrsoumlkg-~ 2 middot~ (IJ
0 bull ( Loumlst Lagrad 0
00 fuktig sond)
0
0 Field tests o
Normal l~ose moist sond) 3
0 I 0
Loumls Loose
4
Fig 7 Variation av spetsmotstaringndet vid varierande djup (efter VesW 1964)
Variation of point resistance of pile at different depths (efter VesW 1964)
Spetsmotstaringnd MNm2
Point resistonce
0 10 20 0 10 20 30
06m
Sond 2 o 4m Probe
Paringlegt~ (6 36cm)
Pile
c 0 0
o~ Paringle
A
__
gt6m
(111 36cm)
Pile
(o) Fast logri ng ( b) Mycket fast lagring Oense Very dense
Fig 8 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnd foumlr paringle och sondshymotstaringnd (efter De Beer 1961)
Comparison between the point resistance of a pile and penetration resistance (after De Beer 1961)
51
snittliga sondmotstaringndet inom ett omraringde som straumlcker sig en paringldiameter under
paringlspetsen och 3 75 paringldiametrar oumlver paringlspetsens nivaring (van der Veen amp
Boersma 1957) En ytterligare faktor att beakta vid dimensionering av slagna
paringlar aumlr den packning som sker under nedslagningen Plantema amp Nolet (1957)
fann fraringn foumlrsoumlk med betongparinglar i sand att slagningen hade foumlrorsakat en packshy
ning ned till ca 1 m djup under paringlspetsen Motstaringndet vid sondering och spetsshy
motstaringndet foumlr en paringle visas i fig 10 foumlr ett skiktat material Sondmotstaringndet
oumlkar redan innan sonden traumlnger ned i det underliggande fastare materialet
beroende paring att brottytan i jorden straumlcker sig ca 15 paringldiametrar under paringlshy
spetsen Weiss (1964) rapporterar en inverkan redan paring 05 m avstaringnd oumlver ett
loumlsare skikt foumlr en trycksond med 36 mm diameter
Paring samma saumltt paringverkar ett ovanliggande loumlsare lager spetsmotstaringndet naumlr sonshy
den eller paringlen har traumlngt ned i ett underliggande fastare lager beroende paring att
brottytorna naringr aumlven ovanfoumlr paringlspetsen Denna effekt oumlkar med oumlkad sondshy
eller paringldiameter Variationer i lagringstaumlthet ger saringledes upphov till stoumlrre
variationer i spetsmotstaringnd foumlr en sond aumln foumlr en paringle beroende paring skillnader i
diameter
Dimensionering av paringlar slagna i friktionsjord sker i Holland som regel med
hjaumllp av trycksondsresultat Spetsmotstaringndet hos en paringle antas daumlrvid motsvara
sondmotstaringndet Vid beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan (brottlasten) bortser man som
regel fraringn mantelfriktionen V al av saumlkerhetsfaktor har diskuterats bl a av van
der Veen (1953) Normalt anvaumlnds en saumlkerhetsfaktor F = 20 a 25 (Verheyden
1955 van der Veen amp Boersma 1957)
Vid belastningsfoumlrsoumlk med 25 paringlar erhoumlll Huizinga (1948) en brottlast som
varierade mellan 100 och 150 av sondmotstaringndet Van der Veen amp Boersma
erhoumlll vid 15 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar en brottlast varierande mellan 5 0
och 150 Genomsnittsvaumlrdet motsvarade det uppmaumltta sondmotstaringndet
Skillnaden mellan paringlars spetsmotstaringnd och sondmotstaringndet oumlkar med oumlkat 2sondmotstaringnd Vid ett sondmotstaringnd laumlgre aumln 7 5 MNm har Fram (1948) och
Plantema (1948) rapporterat god oumlverensstaumlmmelse mellan sondmotstaringnd och
paringlars spetsmotstaringnd medan en skillnad erhoumllls naumlr sondmotstaringndet oumlversteg
detta vaumlrde Kerisels undersoumlkningar (Kerisel 1961) visar att spetsmotstaringndet
per ytenhet minskar med oumlkad spetsdiameter Liknande resultat har rapporteshy
rats av van der Veen (1953)
52
D ++-
25 D
r () 20 D r
C () r E
degi C 15 D LogaritmiskE ~ spiral middot-C
() 10 D Logarithmic~--= oc C
C 5D spiral c
C C -~ () 0 Cl 0
5 D
Fig 9 Utstraumlckning av brottzon laumlngs en belastad paringle
Extent of failure surface for a loaded pile
fe- Sond motstaringnd Penetration resistance of probe
~Spetsmotstaringnd foumlr paringle Point resistance of pi le
c - ---- - C C -~ ()00 - -___ Relativ lagrings-
taumlthet ) middot Relative density
I I _
1(
Fig 10 Sondmotstaringnd och spetsmotstaringnd foumlr paringle vid skiktad jord
Penetration resistance and point resistance of pile for stratified soil
53
Erfarenheterna fraringn trycksondering i Tyskland foumlr dimensionering av paringlar aumlr
ocksaring gynnsamma Petermann (1961) rapporterar god oumlverensstaumlmmelse melshy
lan paringlars baumlrfoumlrmaringga och uppmaumltt sondmotstaringnd Menzenbach (1961) har anashy
lyserat resultaten fraringn 88 belastningsfoumlrsoumlk med paringlar och jaumlmfoumlrt dessa med
uppmaumltt sondmotstaringnd De slagna paringlarna befanns ha en naringgot houmlgre baumlrfoumlrmaringga
aumln platsgjutna paringlar beroende paring den packning som erharinglls under nedslagningen
av en paringle God oumlverensstaumlmmelse mellan resultat fraringn sonderingsfoumlrsoumlk och
paringlbaumlrighet erhoumllls naumlr sondmotstaringndet och paringlarean var mindre aumln 10 MNm2
resp 2 000 cm2 Muhs (1961) rapporterar att spetsmotstaringndet foumlr en paringle vid
fast och mycket fast lagrad sand (qstatt gt 18 MNm2) kan vara betydligt laumlgrespe s
aumln sondmotstaringndet
Pellegrino (1961) rapporterar att resultaten fraringn belastningsfoumlrsoumlk paring paringlar
slagna i jord av vulkaniskt ursprung (vulkanisk aska o dyl) och resultat fraringn
sonderingsfoumlrsoumlk staumlmde vaumll oumlverens fraumlmst oumlver grundvattenytan Ocksaring
Jezequel amp Goulet (1965) har funnit god oumlverensstaumlmmelse mellan paringlbaumlrighet
och sonderingsmotstaringnd Avvikelsen mellan uppmaumltt och beraumlknad brottlast
var vid dessa foumlrsoumlk 15 till 20 Aumlven Artikoglu (1961) rapporterar positiva
erfarenheter mellan sondmotstaringndet bestaumlmd med hollaumlndsk sond och paringlars
baumlrfoumlrmaringga Paringlarna hade vid dessa foumlrsoumlk slagits genom ett lerlager ned till
ett underliggande sand- och gruslager Goda erfarenheter med hollaumlndsk sond
rapporteras aumlven fraringn Jugoslavien (Bogdanovi6 1961)
Jaumlmfoumlrelser av Meyerhof (1965) mellan mantelmotstaringndet hos en paringle (fparinglet )mane1
och en sond (ftel) visar att kvoten varierar mellan omkring 1 25 och 3 0
Ett genomsnittsvaumlrde representerar sambandet
fparingle = 2 fstat mantel mantel
Begemann (1965 b) paringpekar dock att mantelfriktionen foumlr en paringle i ren sand
endast aumlr 50 av den som uppmaumlts med friktionshylsan till den hollaumlndska
trycksonden Denna effekt aumlr troligtvis foumlrorsakad av friktionshylsans utformshy
ning och av hur mantelfriktionen beraumlknas saringsom paringpekats i det foumlregaringende
Belastningsfoumlrsbk med paringlar (Meyerhof 1956) visar att
fparingle = 0 005 stat mantel qspets
54
daumlr qstatt aumlr det genomsnittliga sondmotstaringndet fraringn markytan ned till paringlspet-spe s sens nivaring Spridningen i foumlrsoumlksresultat aumlr stor varfoumlr det av Meyerhof foumlreslag-na sambandet maringste anvaumlndas med foumlrsiktighet Mohan et al (1963) har emellershytid funnit att mantelfriktionen foumlr platsgjutna paringlar kan vara saring stor som ca 2 av det uppmaumltta spetsmotstaringndet vid trycksondering
Foumlr platsgjutna Frankiparinglar som allmaumlnt anvaumlnds bl a i Brasilien tillaringts vanshyligtvis enligt Costa Nunes (1961) ett grundtryck qtill = qstatt 6 foumlr sand och
tt ~es qtill = qp~ts8 foumlr lera
Foumlr kohesionsjord kan spetsmotstaringndet foumlr en paringle generellt beraumlknas ur ekvashytionen
aringl qp e = cN + p
spets c o
Normalt antas att N = 9 Foumlrsoumlksresultat visar emellertid att baumlrfaktorn NC C minskar naringgot med oumlkad paringldiameter
Mantelkohesionen fparinglet kan beraumlknas ur ekvationen mane1
fparingle = ~ C mantel u
Koefficienten ~ aumlr beroende av paringlmaterialet paringltypen (slagen eller platsgjuten paringle) och av paringlformen (rak eller konisk) saringsom diskuterats av bl a Broms (1965) och ~ minskar med oumlkad skjuvharingllfasthet c u
Paringlars saumlttnhYL
Paringlars saumlttning i sand kan enligt Vesiouml (1967 och 1970 a) och Jezequel amp Goulet (1965) uppskattas paring liknande saumltt som saumlttningen foumlr plattor Jorden under en paringle indelas daumlrvid i snitt och spaumlnningsfoumlrdelningen beraumlknas ur Boussinesqs spaumlnningsekvation Kompressionsmodulen M erharinglls enligt Vesiouml ur uttrycket
daumlr q aumlr paringlens spetsmotstaringnd Koefficienten ~ varierar mellan 6 och 9 foumlr0
platsgjutna paringlar och mellan 25 och 50 foumlr slagna eller nedpressade paringlar
55
Emellertid kan ~ paringverkas av paringldiametern saringsom paringpekats av Vesic Foumlr slagshy
na paringlar har foumlljande samband foumlreslagits
2M = 25 q (1 + D )
o r
och foumlr platsgjutna paringlar
2M = 5 5 q (1 + D )
o r
Skillnaden i koefficienten p mellan platsgjutna paringlar och slagna paringlar pekar paring
den stora inverkan som slagningen har paring lagringstaumltheten hos den omgivande
friktionsjorden Plantema amp Nolet (1957) observerade fraringn sonderingsfoumlrsoumlk att
jorden efter slagning av betongparinglar hade erharingllit en oumlkad lagringstaumlthet ned till
2 5 m under paringlspetsen Runt de slagna paringlarna observerades en packning upp
till 1 0 m fraringn paringlarnas yta
Foumlr paringlar slagna i lera beraumlknas saumlttningarna paring samma saumltt som foumlr plattor
Jorden under paringlgruppen delas in i snitt Saumlttningen foumlr varje snitt beraumlknas
Vid beraumlkningarna antas lasten fraringn paringlgruppen oumlverfoumlras till den omgivande
jorden vid paringlgruppens nedre tredjedelspunkt
Kontroll av jordpackning medelst trycksondering
Under senare aringr har statisk sondering anvaumlnts i allt stoumlrre utstraumlckning vid
kontroll av packade fyllningar av fraumlmst friktionsmaterial Vid uppraumlttandet av
en packningsspecifikation maringste haumlnsyn tas till oumlkningen av sondmotstaringndet med
djupet naumlrmast markytan
Hollaumlndsk sond anvaumlndes tex vid kontroll av fyllningen foumlr landningsbanorna vid
den nya flygplatsen i Leopoldville (Verheyden 1955)
Sanglerat (1972) anger flera exempel paring packade grusfyllningar avsedda som
undergrund foumlr byggnader som kontrollerats genom sondering I Sydafrika har
statisk sondering anvaumlnts foumlr packningskontroll vid vibroflotation (Webb amp Hall
1969) I fig 11 visas ett exempel paring den aumlndring av sondmotstaringndet som erhoumllls
vid packning med vibroflotation i en siltig finsand Avstaringndet mellan vibroflotashy
tionspunkterna var 1 8 m
56
0 2Sondmotstand MNm
Djup Jord Penetration m Soil resistanceDepth 0 5 10 15
__Ljusbrun finsand -shy_gtLight brown middot2 lt--Efter vibroflotationfine sand ( After vibroflotation _3 Ljusbrun sil tig 4 fin sand
I 5 Light brown middot
sil ty fine
6 sand gt L------------LLLltcL__C~ Foumlre vibroflotation
Before vibroflotation
Fig 11 Packningskontroll med hollaumlndsk sond vid vibroshyflotation (efter Webb amp Hall 1969)
Compaction control with Dutch cone penetrometer at vibroflotation (after Webb amp Hall 1969)
57
Costa Nunes amp Porto (1965) anger ett fall daumlr hollaumlndsk sond anvaumlndes foumlr att
kontrollera packningen vid Frankis sandpelarmetod Daumlrvid packas loumls sand
genom att man foumlrst slaringr ned ett staringlroumlr i jorden Roumlret fylls sedan med sand
allteftersom det dras upp
Sammanfattning
Trycksondering anvaumlnds i stor utstraumlckning i Holland Belgien och Frankrike
och aumlven i andra delar av vaumlrlden vid dimensionering av plattor och paringlar grundshy
lagda paring friktionsmaterial I Sverige har trycksondering ej anvaumlnts i naringgon
stoumlrre utstraumlckning vid beraumlkning av plattors eller paringlars baumlrfoumlrmaringga eller
saumlttning Ur sonderingsresultaten aumlr det moumljligt att bestaumlmma jordlagerfoumlljden
och jordlagrens relativa lagringstaumlthet Jordlagrens sammansaumlttning kan ofta
uppskattas om spetsmotstaringnd och mantelfriktion maumlts samtidigt eftersom kvoten Ifstat statt 1 ok d ok d fmJord halt D t ar d t middot1middot t
l q som rege arme a middot s e essu om moJ 1gmante spe s att grovt uppskatta kohesionsjords skjuvharingllfasthet ur sondmotstaringndet Emeller-
tid paringverkas sondmotstaringndet av lerans sensitivitet vilket foumlrsvaringrar utvaumlrderingen
Fraumlmst plattors saumlttning i friktionsjord kan beraumlknas ur resultaten fraringn tryckshy
sondering enligt principer som foumlreslagits av Meyerhof (1965) De Beer
(1945) och Schmertmann (1970) Foumlrsoumlksresultat visar god oumlverensstaumlmmelse
med Schmertmanns beraumlkningsmetod medan Buisman-De Beers metod oumlverskatshy
tar saumlttningarnas storlek Trycksondering kan som regel ej anvaumlndas vid beraumlkshy
ning av plattors saumlttning i kohesionsjord
Vid beraumlkning av paringlars baumlrfoumlrmaringga antas att spetsmotstaringndet motsvarar sondshy2motstaringndet naumlr detta aumlr mindre aumln ca 10 MNm och paringldiametern aumlr mindre aumln
ca 50 cm Trycksondering kan dessutom anvaumlndas vid packningskontroll av fyllshy
ningar och naturligt lagrad jord
Summary
Static sounding methods are used existensively in Holland Belgium and France
and also in other parts of the world to estimate the bearing capacity and settleshy
ment of slabs and piles on cohesionless soils In Sweden static soundings are not
commonly used to calculate the bearing capacity and the settlements of slabs and
58
of piles It is possible to estimate from penetration tests the layer sequence and
the relative density If the skin friction resistance is measured at the same time
as the point resistance it is often possible to estimate the composition of the soil
Measurements indicate that the ratio fstatitc qst~titc increases with increasingman e1 -pom
percentage of fines in the soil It is in addition possible to estimate the shear
strength of cohesive soils from the measured penetration resistance However
the penetration resistance is affected by the sensitivity of the soil which comshy
plicates the evaluation of the test results
The settlement of slabs in cohesionless soils can be estimated from the static
penetration resistance by the methods proposed by Meyerhof (1965)
De Beer (1945) and Schmertmann (1970) Comparisons with test data indicate
that the Schmertmann method gives the best agreement with available test data
and that the Buisman-De Beer method overestimates the settlements Static
soundings can as a rule not be used at calculations of settlements for slabs on
cohesive soils
At the calculation of the bearing capacity of piles it is generally assumed that
the point resistance is approximately equal to the penetration resistance when 2this is less than 10 1VJNm and the pile diameter is less than 50 cm Static
sounding method can also be used to check the compaction of fills and of
naturally deposited soils
Referenser
ANDRESEN A 1969 Trykksondering i Norge Nordiskt sonderingsmoumlte i
Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrel Rapp
No 31 p 91-98 Stockholm
ARTIKOGLU N 0 1961 Determining ultimate bearing capacity of precast
reinforced concrete piles from deep sounding tests in Alsancak Harbour
Proc 5 Inst Conf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 3-9 Paris
BACHELIER M amp PAREZ L 1965 Contribution to the study of soil
compressibility by means of a cone penetrometer Proc 6 Int Conf Soil
MechaFound Engng Vol 2 p 3-7 Montreal
59
DE BEER E E 1945 Etude ltles fondations sur pilotis et ltles fondations
directes Chap II Lappareil de penetration en profondeur Ann Trav
Publ Belgique 19453 p 361-388
DE BEER EE 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFound Engng Vol 3 p 250-253 Paris
DE BEER E E 1963 The scale effect in the transposition of the results of
deep-sounding tests on the ultimate bearing capacity of piles and caisson
foundations Geotechnique 13(1963) 1 p 39-75
DE BEER E E 1967 Bearing capacity and settlement of shallow foundations
on sand Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke
Univ April 1965 p 15-33 Durham N Carolina
DE BEER EE amp MARTENS A 1957 Method of computation of an upper
limit for the influence of the heterogeneity of sand layers on the settlement
of bridges Proc4Int Conf Soil MechaFound Engng Vol 1 p 275-282
London
BEGEMANN HKS Ph 1965 a The friction jacket cone as an aid in detershy
mining the soil profile Proc6Int Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 17-20 Montreal
BEGEMANN HKSPh 1965 b The maximum pulling force on a single tension
pile calculated on the basis of results of the adhesion jacket cone Proc 6
IntConf Soil MechaFound Engng Vol 2 p 229-233 Montreal
BERGDAHL U 1969 Diskussion Sekt III Statisk sondering Nordiskt sonshy
deringsmoumlte i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst Saumlrtro
PrelRapp No 31 p 120-122 Stockholm
BOGDANOVIC L 1961 The use of penetration tests for determining the
bearing capacity of piles Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 2 p 17-22 Paris
BONDARIK GK 1967 Dynamic and static sounding of soils in engineering
geology Trans All-Union Sci Res Inst for Hydrogeol a Engng Geol
New Series No 8 Israel Program for Sci Transl 137 p Jerusalem
60
BROMS B 1965 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden Beraumlkshy
ning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga Stat geot inst Saumlrtr o Prel Rapp
No 9 26 p Stockholm
BUISSON M 1953 Appareils frarnais de penetration enseignements tires des
essais de penetration AnnInst Techn Bat Trav Publ 6(1953)63-64
p 299-304 Sols et Fond No 13
COSTA NUNES A J da 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int
Conf Soil MechaFound EngngVol 3p 257-258 Paris
COSTA NUNES AJ da amp PORTO MJC 1965 Fondations de reservoirs en
sol compacte par le fon~age de pieux de sable Proc6IntConfSoil Mech
aFound Engng Vol 2 p 32-35 Montreal
DAHLBERG R 1972 Sonderingsmotstaringndets beroende av oumlverlagringsshy
trycket - resultat fraringn laboratorie- och faumlltfoumlrsoumlk Vaumlg- o Vattenb
18(1972)5 p 240-243
EGGESTAD A 1963 Deformation measurements below a mode footing on the
surface of dry sand Proc European Conf Soil MechaFound Engng
Vol 1 p 233-239 Wiesbaden
EIDE O 1956 Baereevne av peler i sand Norges GeotInstPubl No 18
15 p Oslo
FRANX C 1948 The hearing capacity of piles as derived from deep soundings
loading tests and formulae Proc 2 Int Conf Soil Mech a Found Engng
Vol 4 p 118-121 Rotterdam
GEUZE EC WA 1953 Resultats dessais de penetration en profondeur et
de mise en charge de pieux-modele AnnInst Techn Bat Trav Publ
6(1953)63-64 p 315-319 Sols et Fond No 13
GIELLY J LAREAL P amp SANGLERAT G 1970 Correlations between
in situ penetrometer tests and the compressibility characteristics of soils
ProcConf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc
p 167-172 London
61
l 1IERMINIER R 1953 Remarques sur le poinQonnement continu des sables
et graviers AnnInstTechnBatTravPubl 6(1953)63-64 p 377-385
Sols et Fond No 13
HUIZINGA T K 1948 Some pile driving problems Proc 2 Int Conf Soil
Mech a Found Engng Vol 2 p 185-191 Rotterdam
HUIZINGA T K 1951 Application of results of deep penetration tests to
foundation piles BuildResCongrDiv 1 P3 p 173-179 London
JEZEQUEL J 1969 Les penetrometres statiques Influence du mode demploi
sur la resistance de pointe Bull Lias Lab Rout Ponts et Chauss No 36
p 151-160
JEZEQUEL J amp GOULET G 1965 Essais in situ et fondations sur pieux
BullLiasLabRout Ponts et Chauss No 12 p 31-316
KAHL H amp MUHS H 1952 Uber die Untersuchung des Baugrundes mit einer
Spitzendrucksonde Bautechnik 29(1952)4 p 81-88
KAHL H MUHS H amp MEYER W 1968 Ermittlung der Groumlsse und des
Verlaufs des Spitzendrucks bei Drucksondierungen in ungleichfoumlrmigem
Sand in Sand-Kies-Gemischen und in Kies Mitt Deutsch Forsch ges
Bodenmech (Degebo) TechnUniv Berlin H 21 p 1-36
KALLSTENIUS T 1969 Trycksondering i Sverige Nordiskt sonderingsmoumlte
i Stockholm den 5 - 6 oktober 1967 Statgeotinst SaumlrtroPrelRapp
No 31 p 99-114 Stockholm
KANTEY BA 1951 Significant developments in sub-surface explorations for
piled foundations Trans South African Inst Civ Engrs 1(1951) 6 p 159-185
KERISEL J 1957 Contribution a la determination experimentale des reactions
dun milieu pulverulent sur une fondation profonde Proc4Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 1 p 328-334 London
KERISEL J 1961 Fondations profondes en milieux sableux variation de la
force portante limite en fonction de la densite de la profondeur du diametre
et de la vitesse denfoncement Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng
Vol 2 p 73-83 Paris
62
KERISEL J 1964 Deep foundations basic experimental facts Proc North middot
American Conf Deep Found Vol 1 p 5-44 Mexico
KERISEL J amp ADAM M 1969 Charges limites dun pieu en milieux argileux
et limoneux Proc 7 Int ConfSoil Mech aFound Engng Vol 2 p 131-139
Mexico City
KERISEL J l 1IERMINIER R amp TCHENG Y 1965 Resistance de pointe en
milieuCpulverulents de serrages divers Proc6IntConf Soil Mecha
Found Engng Vol 2 p 265-269 Montreal
LADANYI B amp EDEN W J 1969 Use of the deep penetration test in sensitive
clays Proc7IntConfSoil MechaFound Engng Vol 1 p 225-230
Mexico City
MEIGH A C amp CORBETT BO 1970 A comparison ofin situ measurements
in a soft clay with laboratory tests and the settlement of oil tanks Proc
Conf In Situ Investigations in Soils a Rocks British GeotSoc p 173-179
London
MENZENBACH E 1961 The determination of permissible point loads of piles
by means of static penetration tests Proc 5 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 99-104 Paris
MEYERHOF GG 1951 The ultimate bearing capacity of foundations Geotechshy
nique 2(1951)4 p 301-332
MEYERHOF G G 1956 Penetration tests and bearing capacity of cohesionless
soils J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 82(1956)SMl 19 p
MEYERHOF GG 1964 Theoretical analysis on bearing capacity and horizonshy
tal and vertical movements of deep foundations in comparison with field
experience General report Proc North American Conf Deep Found
Vol 2 p 415-420 Mexico
MEYERHOF GG 1965 Shallowfoundations J Soil MechaFoundDiv Proc
ASCE 91(1965)SM2 p 21-31
MOHAN D JAIN G S amp KUMAR V 1963 Load bearing capacity of piles
Geotechnique 13(1963)1 p 76-86
63
MURS R 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf Soil Mech
aFound Engng Vol 3 p 272-273 Paris
MURS R 1966 On the point-resistance of soundings in ununiform cohesionless
soils Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 3 p 504-506
Montreal
MURS R amp WEISS K 1971 Untersuchung von Grenztragfaumlhigkeit und Setzungsshy
verhalten flackgegrtindeter Einzelfundamente in ungleichfoumlrmigen nichtshy
bindigen Boden Mitt Deutsch Forsch ges Bodenmech (Degebo) Techn
Ulliv Berlin R 26 39 p
PELLEGRINO A 1961 Discussion on Piled foundations Proc5IntConf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p273-275 Paris
PETERMANN A 1961 Discussion on Piled foundations Proc 5 Int Conf
Soil MechaFoundEngng Vol3 p248-250 Paris
PLANTEMA G 1948 Results of a special loading-test on a reinforced concrete
pile a so-called pile sounding interpretation of the results of deep-soundshy
ings permissible pile loads and extended settlement observations Proc 2
IntConfSoil MechaFoundEngng Vol4 p 112-118 Rotterdam
PLANTEMA G amp NOLET CA 1957 Influence of pile driving on the sounding
resistance in a deep sand layer Proc 4 Int Conf Soil Mech a Found
Engng Vol 2 p 52-55 London
RAEDSCRELDERS RM 1961 Discussion Proc5IntConfSoil Mecha
Found Engng Vol 3 p 275-277 Paris
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Elsevier Publ
Co Amsterdam 464 p
SCRMERTMANN J R 1970 Static cone to compute static settlement for sand
JSoil MechaFoundDiv Proc ASCE 96(1970)SM3 p 1011-1043
SCRULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 1 p 354-358 Montreal
64
SHASHKOV SA 1965 Investigation of pile resistance by combined sounding
Proc 6 Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol 2 p 314-318 Montreal
TERZAGHI K 1943 Theoretical soil mechanics John Wiley amp Sons Inc
New York 510 p
TERZAGHI K amp PECK R B 1948 Soil mechanics and engineering practice
John Wiley amp Sons Inc New York 423 p
THOMAS D 1965 Static penetration tests in London Clay Geotechnique 15
(1965)2 p 174-179
THOMAS D 1968 Deep sounding test results and the settlement of spread
footing on norrnally consolidated sand Geotechnique 18(1968) 4 p 472-488
WAMBEKE A van 1962 Methodes dinvestigation des sols en place Etude
d~une compagne d~essais comparatifs Sols-Soils 1(1962)2 p 9-16
WEBB DL 1970 Settlement of structures on deep alluvial sandy sediments
in Durban South Africa Proc Conf In Situ Investigations in Soils a
Rocks British GeotSoc p 181-220 London
WEBB DL amp HALL RI 1969 Effects of vibroflotation on clayey sands
J Soil MechaFoundDiv Proc ASCE 95(1969)SM6 p 1365-1378
WEELE AF van 1961 Deep sounding tests in relation to the driving resistshy
ance of piles Proc5IntConfSoil MechaFoundEngng Vol2 p165-169
Paris
VEEN C van der 1953 The hearing capacity of a pile Proc 3 Int Conf Soil
MechaFoundEngng Vol 2 p 84-90 Ztirich
VEEN C van der amp BOERSMA L 1957 The hearing capacity of a pile
predetermined by a cone penetration test Proc 5 Int Conf Soil Mech a
FoundEngng Vol 2 p 72-75 Paris
WEISS K 1964 Neuere Erkenntnisse mit Spitzendrucksonde Vortraumlge der
Baugrundtagung 1964 in Berlin Deutsche Gesellschaft foumlr Erd- und Grundshy
bau H 20 p 227-277
65
VERDEYEN J 1953 Determination de la charge portante de pieux en beton
arme au port petrolier dAnvers AnnInst Techn Bat Trav Publ 6
(1953)63-64 p 291-296 Sols et Fond No 13
VERHEYDEN A 1955 Dutch penetrometer tests in the Belgian Congo Proc 1
South Afric Reg Conf Soil MechaFoundEngng Vol 1 p 308-314
VESIC AS 1963 Bearing capacity of deep foundations in sand Highw Res
Rec No 39 p 112-153
VESIC A S 1964 Investigations of hearing capacity of piles in sand Proc
North American ConfDeep Foundations Vol 1 p 197-224 Mexico City
VESIC AS 1967 llltimate loads and settlements of deep foundations in sand
Proc Symp Bearing Capacity a Settlement of Foundations Duke Univ
April 1965 p 53-68 Durham N Carolina
VESIC A S 1970 a Load transfer in pile-soil systems Ur Design and
Installation of Pile Foundations and Cellular Structures Ed H Y Fang
och T D Dismuke p 47-73
VESIC A S 197 O b Tests on instrumented piles Ogeechee River Site J Soil
MechaFound DivProc ASCE 96(1970)SM2 p 561-584
67
TRYCKSONDERING I FRIKTIONSMATERIAL - RESULTAT AV LABORATORIEshyFOumlRSOumlK
Civilingenjoumlr Ulf Bergdahl Orrje amp Co - Scandiaconsult )
Nedan skall i korthet redogoumlras foumlr resultaten fraringn vissa sonderingsundersoumlkshy
ningar som utfoumlrts vid Tekniska Houmlgskolan i Stockholm med bidrag fraringn
Statens Raringd foumlr Byggnadsforskning Syftet med undersoumlkningen har varit att
klargoumlra hur olika egenskaper hos friktionsmaterial paringverkar sonderingsmotshy
staringndet foumlr naringgra olika sonderingsutrustningar varav dock endast foumlrsoumlken
med trycksond redovisas haumlr nedan Med haumlnsyn till det stora antal provningar
som var oumlnskvaumlrt besloumlts att utfoumlra foumlrsoumlken paring laboratorium i liten skala
Resultaten kan daumlrfoumlr ej direkt oumlversaumlttas till faumlltfoumlrharingllanden men redovisade
relationer boumlr gaumllla aumlven vid ordinaumlra faumlltundersoumlkningar
Sandmaterial
Foumlr undersoumlkningen har anvaumlnts tre sandtyper som benaumlmns G 12-sand Husbyshy
sand och Baskarpsand I fig 1 visas kornfoumlrdelningen foumlr de olika sandmateshy
rialen som i korthet kan beskrivas paring foumlljande saumltt
G 12-sanden aumlr en havssand som huvudsakligen bestaringr av rundade kvartskorn
med en diameter mellan 0 1 och 0 5 mm
Husby3 anden kommer fraringn ett sandtag utanfoumlr Stockholm och bestaringr huvudsakshy
ligen av kantiga kvarts- och faumlltspatkorn ocksaring de med en diameter paring mellan
0 1 och 0 5 mm Graderingskoefficienten aumlr dock naringgot houmlgre foumlr Husbysanden
aumln foumlr G 12-sanden
Baskar_p3anden kommer fraringn den s k Baskarpformationen vid Vaumlttern och bestaringr
huvudsakligen av rundade kvarts- och faumlltspatkorn med en diameter paring mellan
) Fr o m 197 4 Statens geotekniska institut
68
100
~
I 90
IG 12-~and J Husbysand 80
Il I70 ~ O
I I60 V Baskarpsandc 50--0 ~
40 A I
I 1 Ic
30 c
c J20
10 1--
0 Q02 005 01 Q2 05 2 5 70 20
I- Silt---i------- Sand --------Grus -I Kornstorlek d mm
Fig 1 Kornfoumlrdelning foumlr de undersoumlkta sandmaterialen
Grain size distribution curves for the tested materials
69
0 25 och 2 0 mm Materialet aumlr saringledes naringgot groumlvre aumln baringde G 12- och Husbyshy
sanden medan graderingskoefficienten foumlr detta material var houmlgre aumln saringvaumll
Husby- som G 12-sandens
Houmlgsta och laumlgsta skrymdensitet och motsvarande portal sammanfattas i nedanshy
staringende tabell
Sandtyp eYdmax emin Yd min max
G 12-sand 166 059 144 084
Husbysand 1 75 054 138 094
Baskarpsand 180 047 162 064
Fyllning och packning
Sanden packades vid flertalet foumlrsoumlk skiktvis i oljefat med 0 6 m diameter och
0 9 m houmljd Packningen utfoumlrdes med en 10 kg stamp som slaumlpptes fraringn viss
houmljd Genom att variera skikttjocklek fallhoumljd och antal stampningar per skikt
kunde man erharinglla densiteter fraringn den loumlsaste till den fastaste (fig 2)
Efter fullbordad packning av materialet i beharingllaren utfoumlrdes endast en sondering
i beharingllarens mitt varefter densitetsbestaumlmning utfoumlrdes Genom att upprepa
packning och sondering har paring detta saumltt erharingllits ett stort antal sonderingsshy
diagram och nedan laumlmnade redogoumlrelse utgoumlr en bearbetning av resultaten fraringn
alla dessa diagram
Densiteten kunde i varje foumlrsoumlk bestaumlmmas med cylindervolymeter och genom
vaumlgning och volymsbestaumlmning av hela provbeharingllaren
Huvuddelen av foumlrsoumlken har utfoumlrts paring torr sand men foumlr att studera effekten
av vatten i sanden har foumlrsoumlk utfoumlrts aumlven med fuktig och vattenmaumlttad sand
Vid foumlrsoumlken med vattenmaumlttad sand packades foumlrst den torra sanden varefter
vatten fick fylla porerna i materialet genom paringfyllning underifraringn
70
Sondering
Foumlr att ge moumljlighet till jaumlmfoumlrelse mellan olika sonderingsmetoder och aumlven faring
klarhet i huruvida naringgon av de nu anvaumlnda metoderna aumlr oumlverlaumlgsen andra vad
gaumlller utvaumlrdering av friktionsmaterials egenskaper har i dessa undersoumlkningar
anvaumlnts tre olika metoder naumlmligen trycksondering enligt Jonell amp Nilsson AB
(Nilcon AB) manuell viktsondering enligt svensk geoteknisk standard och laumltt
hejarsondering enligt tysk standard DIN 4094 I denna artikel behandlas dock
enbart resultaten fraringn trycksonderingsfoumlrsoumlken som ovan naumlmnts
2Vid trycksonderingen anvaumlndes en pyramidformad spets (10 cm tvaumlrsnittsarea)
faumlstad paring en 20 mm staringng vilken drevs ned i foumlrsoumlksmaterialet med en manuellt
driven kedjedomkraft varvid det totala neddrivningsmotstaringndet registrerades
Vid dessa foumlrsoumlk har mantelfriktionen bedoumlmts vara saring liten att den kunde foumlrshy
summas
Resultat av trycksonderingsfoumlrsoumlk i torrt material
Sonderingsmotstaringndet har maumltts som totalmotstaringnd i kp och fraringn varje foumlrsoumlk
har erharingllits ett motstaringndsdiagram av den typ som visas i fig 3 daumlr man kan
se att motstaringndet naumlrmast sandytan var saring laringgt att det ej kunde registreras
Fraringn ca 10 cm djup oumlkar sonderingsmotstaringndet naumlra linjaumlrt till ca 50 cm djup
fraringn vilket djup oumlkningen aumlr mindre Detta kan delvis bero paring inverkan av manshy
telfriktion mot provbeharingllarens vaumlggar
Foumlr att kunna jaumlmfoumlra sonderingsmotstaringndet vid olika lagringstaumltheter i olika
material har valts att fraringn sonderingsdiagrammen ta ut sonderingsmotstaringndet
paring 45 cm djup daumlr upphaumlngningseffekten ej har observerats
Genom att i ett diagram (fig 3) ange det saringlunda erharingllna sonderingsmotstaringndet
som funktion av portalet vid respektive foumlrsoumlk finner man att det inte existerar
naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och portal foumlr de provade
materialen Det framgaringr tex att man vid portalet 0 60 i G 12-sand uppmaumltt ett
trycksonderingsmotstaringnd paring 150 kp medan Husbysanden gav ca 700 kp foumlr samshy
ma portal Denna stora skillnad aumlr anmaumlrkningsvaumlrd bl a daumlrfoumlr att dessa baringda
sandsorter aumlr taumlmligen lika med avseende paring kornstorleksfoumlrdelning Delvis
kan olikheten foumlrklaras av den naringgot houmlgre graderingskoefficienten och den
stoumlrre kantigheten hos Husbysanden
71
1750 --------~--------~-------~
~ bull --1700
gt E
---
1 ij c Q)
Cl
1650
l600L---------L----------------~ 0 50 700 150
Packningsarbete kpm I dm3
Fig 2 Samband mellan packningsarbete och densitet foumlr G 12-sand
Density of the tamped G 12 sand as a function of the compaction effort
700
72
8001--------~-------~---------
)( I X Test N205178
G 12-sand Yci = 1645 Vm1
e =Q611
600
Q
-le 500 _ 60a tl
bulloC 400
80 0
E V)
400OJ 300Cmiddot Sonderingsmotstaringnd kp a
O +C
~ 200
100
0 I-_____________________________ 050 a50 070 aao Q90 11)0
Ibull x Baskarpsand bull I O G 12- sand
IDmiddotn___+_---H--u_s_b_y_sa_n_d_______bull max
Portal e
Fig 3 Sonderingsmotstaringnd P t foumlr trycksonderingsmetod Jonen amp Nilsson AB sofu funktion av portalet Samshybanden gaumlller sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de tre materialen
The penetration resistance P st for the static peneshytrometer at 45 cm depth below sand surface as a function of the void ratio for the tested materials
73
De i diagrammet redovisade sambanden mellan portal och trycksonderingsmotshy
staringnd kan anges med foumlljande uttryck
log p st = a + b e1 (1)
daumlr Pst trycksonderingsmotstaringndet i kp
e portalet
ab materialkonstanter som faringr anses bero paring bl a jordens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Vanligen anses det foumlreligga ett samband mellan relativa lagringstaumltheten (D )r och sonderingsmotstaringndet antingen maumltt med trycksond eller med dynamisk
sondering I fig 4 har daumlrfoumlr gjorts en sammanstaumlllning av sonderingsmotstaringnden
fraringn 45 cm djup med den beraumlknade relativa lagringstaumltheten I figuren har ocksaring
inritats ett av Schultze amp Melzer (1965) publicerat samband mellan trycksondeshy
ringsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet
Aumlven i denna sammanstaumlllning finner man att det ej existerar naringgot samband
som aumlr generellt giltigt foumlr alla tre sandsorterna eller lika med det av Schultze
amp Melzer presenterade Saringt ex motsvaras ett spetsmotstaringnd paring 200 kp i G 12-
sand av ett paring 700 kp i Husbysand vid 100 relativ lagringstaumlthet Det aumlr ocksaring
intressant att notera att det vid foumlrsoumlken erharingllits oumlver 100 relativ lagringsshy
taumlthet vilket troligen sammanhaumlnger med metoden att bestaumlmma loumlsaste och
fastaste lagring
Av foumlrsoumlken har saringledes framkommit att det ej finns naringgot entydigt samband melshy
lan trycksonderingsmotstaringnd paring 45 cm djup och relativ lagringstaumlthet i torr packad
sand Det ligger naumlra till hands att tro att det ej heller i oumlvrigt skulle finnas naringgot
entydigt samband mellan trycksonderingsmotstaringnd och relativ lagringstaumlthet i
olika friktionsmaterial Man kan daumlremot konstatera att det foumlr en och samma
sandtyp finns en viss bestaumlmd relation mellan sonderingsmotstaringnd paring ett visst
djup och relativ lagringstaumlthet eller portal Detta foumlrharingllande skulle saringledes goumlra
det moumljligt att anvaumlnda trycksondering foumlr kontroll av tex paclmingsgraden i fyllshy
ningar En kalibrering med haumlnsyn till materialet blir dock noumldvaumlndig
74
800 +
J X I X
I I-
600 X
Cl X Baskarpsand- 1 O G 12-sandd Schultze Melzer 1 + Husbysand 11 ( 1965) C I Ibullo Il) 400
E --0 I IIl) 0
it f --ltIgt
11 C 0 0
V) +
200
oV
o~ 0
0--0
0 0 050 100 150
Relativ lagringsfaumlfhet Dr
Fig 4 Trycksonderingsmotstaringndet P t som funktion av relativa lagringstaumltheten D s r Correlation between the penetration resistance P t for the static penetrometer and the relative den- s sity Dr for the tested materials
75
Inverkan av vatten i sanden
De ovan redovisade resultaten haumlrroumlr fraringn foumlrsoumlk i torrt material vilket ju norshymalt ej paringtraumlffas i naturen Daumlrfoumlr utfoumlrdes ocksaring vissa foumlrsoumlk dels i vattenmaumltshytat material dels i fuktigt material som ovan naumlmnts
Foumlrsoumlken i vattenmaumlttad sand visade samma sonderingsresultat som foumlrsoumlken med sondering i torr sand med motsvarande portal
Eftersom effektivtrycket i jorden aumlr mindre i vattenmaumlttat material aumln i torrt material och friktionen mellan sondspets och sand blir laumlgre kan man foumlrvaumlnta att sonderingsmotstaringndet blir laumlgre i det vattenmaumlttade materialet Sannolikt aumlr detta fallet men skillnaderna aumlr saring smaring att de ej har framkommit vid dessa foumlrshysoumlk daumlr endast sonderingsresultatet ned till 45 cm djup anvaumlnts
I fig 5 redovisas resultatet av trycksonderingar i fuktig sand (vattenhalt 3 - 12 ) tillsammans med motsvarande kurvor fraringn foumlrsoumlken i torr sand Man finner att sonderingsmotstaringndet till foumlljd av kapillaumlrkrafterna i sanden oumlkat betydligt Saring tex oumlkade sonderingsmotstaringndet i Husbysand vid portalet e 0 80 fraringn ca 120 kp till ca 240 kp dvs med 100 Detta foumlrharingllande beaktas veterligt ej vid bestaumlmshyning av grundlaumlggningsnivaring eller tillaringtet grundtryck Maringnga har dock noterat hur sonderingsmotstaringndet minskar kraftigt vid eller naringgot oumlver grundvattenytan
Samband mellan inre friktionsvinkel och sonderingsmotstaringnd
Eftersom det ej var moumljligt att paringvisa naringgot direkt samband mellan sonderingsshymotstaringnd och sandmaterialens relativa eller faktiska lagringstaumlthet som var gemensamt foumlr alla de undersoumlkta sandmaterialen fortsattes foumlrsoumlken med beshystaumlmning av sandmaterialens inre friktionsvinkel och kompressibilitet
Inre friktionsvinkeln bestaumlmdes med hjaumllp av treaxliga tryckfoumlrsoumlk paring torr sand vid olika lagringstaumlthet hos resp material I fig 6 visas foumlrharingllandet mellan inre friktionsvinkeln tp d och porositeten efter konsolidering nc Inom de rmdersoumlkta porositetsomraringdena foumlr de tre sandtyperna aumlr sambanden mellan tpd och nc raumltshylinjiga Friktionsvinkeln var houmlgst foumlr Husbysanden (41 - 47deg) och laumlgst foumlr G 12-
osanden (31 - 36 ) bull
Genom att kombinera den ovan redovisade formeln (1) med ekvationen foumlr det raumlt-
76
800t----------------------------~
Torr Torr Baskarp- Husbysand sand
600
Q -le + Husbysand w =10-12 ~ )( Baskarpsand w=3-5 -0 C
bulli + -l)
400
0 +E
middot-l)
0) C
--Qj
-0 C 0 V)
200
x 0
050 060 070 080 090 100
Portal e
Fig 5 Vattenhaltens inverkan paring trycksonderingsmotstaringndet i Baskarp- och Husbysand
Comparison between the results from the static cone penetrometer tests in dry and moist sand
77
45
~
~ ~
~ -shyQ) -g-shy
40 i A
x Baskarpsand
o G 12- sand a ~
+ Husbysand
middot c
X
(J 0c
0 _
35 omiddot
~ -- O-Q)
--~
-
deg ~o
30 I-
30 35 40 45
Porositet efter konsolidering nc
Fig 6 Samband mellan inre friktionsvinkeln 4) d och porositeten n Inre friktionsvinkeln har bestaumlmts gen8m triaxialfoumlrsoumlk paring torrt material
Angle of internal friction 4)d for the three tested materials at different densities Results from triaxial tests
78
linjiga sambandet mellan inre friktionsvinkel och porositet farings nedanstaringende samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
c2 log P = c1 + (2)
tpd + c3
daumlr p = sonderingsmotstaringndet
= konstanterc1 2 3
inre friktionsvinkelnlf) d =
Exempel paring saringdana samband anges i fig 7 daumlr de beraumlknade sambanden redovisas tillsammans med erharingllna foumlrsoumlksresultat Som framgaringr av figuren finns det ej heller naringgot entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre friktionsvinkel
i de haumlr tre undersoumlkta sandmaterialen utan friktionsvinkeln kan aumlndras utan att sonderingsmotstaringndet oumlkar Saringlunda erhoumllls paring 45 cm ajup ett spetsmotstaringnd av 200 kp vid en friktionsvinkel av ca 34deg i G 12-sand 39deg i Baskarpsand och 42deg i
Husbysand
Inverkan av jordens kompressibilitet
Till foumlljd av de erharingllna olikheterna bedoumlmdes det noumldvaumlndigt att i betraktelsen ta med aumlven materialens kompressibilitet Under en sista fas i undersoumlkningarna bestaumlmdes ocksaring sandmaterialens kompressibilitet m i cm2kp vid olika lag-v ringstaumltheter i den s k jaumlttekompressometern daumlr sanden kunde fyllas och packas paring samma saumltt som i oljefaten i vilka sonderingarna utfoumlrdes Kompressibiliteten har haumlr bestaumlmts paring grundval av den uppmaumltta sammantryckningen mellan lastshystegen 0 67 och 4 15 kpcm2 Som framgaringr av fig 8 framkom vid dessa foumlrsoumlk raumltlinjiga samband mellan materialens kompressibilitet och portalet i sanden Sambanden aumlr dock olika foumlr de tre sandsorterna Det visade sig att kompressishy
2biliteten var stoumlrst i Husbysanden (1 5 auml 4 0 middot 10-3 cm kp) och laumlgst i G 12-
sanden (0 6 auml 1 2 middot 10-3 cm2kp) Eftersom man kan foumlrvaumlnta att en houmlg komshy
pressibilitet skulle ge ett laringgt sonderingsmotstaringnd finner man haumlr foumlrklaringen till att det inte finns ett entydigt samband mellan sonderingsmotstaringnd och inre
friktionsvinke1
Sedan det visat sig att sonderingsmotstaringndet ej heller var direkt och entydigt beshyroende av kompressibiliteten har flera foumlrsoumlk gjorts att erharinglla ett samband
79
8001---------~-------~--------+
x Baskarpsand
O G 12- sand
+ Husbysand
tJ c
bullt (
- 400 t----------+---l-----------+----J-----------4-1
E ( r c middot ltIl
tJ c
~
0
o--------------------------------10 35 40 45
Inre friktionsvinkel ltfgtd grader
Fig 7 Samband mellan inre friktionsvinkel och tryckshysonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup foumlr de undersoumlkta materialen
Correlation between the static penetration resistance P st and the angle of internal friction
80
+
30t---------~----------------_-_____
gtltBaskarp sand OG 12-sand +Husby sand
-1
Q -le
u ~ 201----------1-----------+-+---------- E
X
Qmiddot-V) V) QJ
-shyQ E 0
~ 0r----------t-------------t-rr-----------1
00 _______________________________ a as a6 a1
Portal e
Fig 8 Samband mellan kompressibiliteten mv och portalet e
Relations between void ratios (e) and compressibility (m ) in cm2kp for the three tested materials v
81
mellan aring ena sidan sonderingsmotstaringndet och aring den andra naringgon funktion av jorshy
dens kompressibilitet och inre friktionsvinkel Ett saringdant samband visas i fig 9
och kan skrivas
p = 1 tg 23 4gt o 2 tg tp _ 4 6 ] (3)st 023 m [ tg 23 tp e
V
Sambandet gaumlller foumlr sonderingsmotstaringndet paring 45 cm djup i torr sand Som framshy
garingr av (3) aumlr det inte nog att enbart studera effekten av kompressibiliteten och
baumlrigheten paring sonderingsspetsen utan skillnaden i friktion mellan jord och
spets har aumlven faringtt beaktas Denna har uttryckts som foumlrharingllandet mellan en
medelfriktionsvinkel ( lfgt ) foumlr de tre sandtyperna vid olika lagringstaumltheter och 0
den uppmaumltta friktionsvinkeln vid aktuell taumlthet Friktionen mellan staringl och sand
har antagits vara 23 av aktuell friktionsvinkel i sanden
Summary
This paper describes some results from a laboratory investigation of penetration
resistance in cohesionless soils The investigation has been carried out in the
Soil Mechanics Division at the Royal Institute of Technology Stockholm and has
been supported by the Swedish Council of Building Research
The investigation included static penetration tests in three types of sand (Fig 1)
which were compacted to different densities in a cylindrical container The
penetrometer which is the most common type in Sweden is manufactured by
Nilcon AB and has a pyramidal point with a maximum cross-sectional area 2
of 10 cm
The test results show (Fig 3) that there is no unique relationship between the
penetration resistance at a certain depth and the void ratio in the sands As
shown in Fig 4 the normally assumed relationship between the penetration
resistance and the relative density D does not exist either r
As shown in Fig 5 the penetration resistance in moist sand was found to be
about twice the resistance in dry sand Other tests in saturated sand show that
there is no significant difference in the penetrometer resistance between dry
and saturated sand
82
+ 80 ~
+ +V
7 0 + X
X +
X v~
X60
~ Xc9-gr
~ 50 vO 0
___ ___~140
0 0 x Baskarp sand
30 o G 12-sand
+ Husby sand
20
1 0
I I040 02 06 08 10 12 14 16
Pst mv 10-1
Fig 9 Samband mellan trycksonderingsmotstaringnd P t kompressishybiliteten mv och inre friktionsvinkeln 4gt d 8
Correlation between static cone penetration resistance P t the compressibility mv and the angle of interna friction 8 4gt d
83
To study the effect of the internal friction and the compressibility of the sands
some additional tests were performed The angle of internal friction tp d was
taken from triaxial tests on dry sand and the compressibility m was taken V
from compressometer tests The results of these tests are shown in Fig 6
and 8
Since no unique relationships was found between the penetration resistance and
the angle of internal friction lf) d Fig 7 an attempt was made to find a correshy
lation between a combined function of tp d mv and the penetration resistance
Such a function is shown in Fig 9 and Equation (3)
Referenser
SCHULTZE E amp MELZER K 1965 The determination of the density and the
modulus of compressibility of non-cohesive soils by soundings Proc 6
Int Conf Soil Mech a Found Engng Vol1 p 354-358 Montreal
85
ANVAumlNDNING AV TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING TYP NILCON VID GRUNDUNDERSOumlKNING
Professor Sven Hansbo Institutionen foumlr geoteknik med grundlaumlggning CTH
Inledning
JampW (AB Jacobson amp Widmark) har sedan 196 0 i sin konsultverksamhet anvaumlnt
trycksondering oumlverallt daumlr denna ansetts ekonomiskt konkurrenskraftig i foumlrshy
haringllande till alternativet viktsondering Firmans staumlllningstagande till foumlrmaringn
foumlr trycksonden har baserats paring att friktionen (eller kohesionen) mot sondshy
staumlngerna har foumlrsvaringrat och ibland resulterat i en felaktig tolkning av utfoumlrda
viktsonderingar jfr fig 1 a - b Det aumlr inte bara staringngfriktionens motstaringnd
mot nedpressning och vridning av sonden som daumlrvidlag har betydelse utan
ocksaring det ljud som uppstaringr laumlngs staumlngerna Detta ljud kan laumltt tolkas som ett
ljud fraringn sjaumllva sondspetsen och daumlrmed vilseleda borrningsledaren i hans beshy
doumlmning av jordart paring sondspetsnivaringn
Man kan konstatera att det raringtt en taumlmligen utbredd misstro mot trycksond av
typ Nilcon (f d Jonell amp Nilsson) En av anledningarna har varit att man med
denna trycksond ibland uppmaumltt saring stor mantelfriktion mot sondstaumlngerna att
spetsmotstaringndet blivit negativt ett foumlrharingllande som laumltt kan uppstaring naumlr totala
mantelfriktionen inte maumlts kontinuerligt utan endast punktvis (t ex paring varje eller
varannan meters djup) Dessutom aumlr det ofta svaringrt foumlr borrningsledaren eller
foumlr den som tolkar sonderingsdiagrammet att oumlverhuvudtaget avgoumlra mantelshy
friktionens storlek En ytterligare anledning till naumlmnda misstro aumlr att kaumlnsligshy
heten hos sonden inte aumlr tillraumlcklig vid de loumlsaste jordavlagringarna Okets
massa (15 alt 30 kg) verkar naumlmligen som en extra belastning paring sonden och
maringste vid en noggrann analys - liksom massan av paringskarvade sondstaumlnger -
adderas till det registrerade sonderingsmotstaringndet
Naumlr en ny utrustning introduceras aumlr det taumlmligen sjaumllvklart att man snart uppshy
taumlcker vissa barnsjukdomar Saringdana har ocksaring foumlrekommit paring Nilcons tryckshy
sond Bland dessa barnsjukdomar kan naumlmnas ofullkomligheter i kraftoumlverfoumlring
till skrivare (vissa glapp nollinjefoumlrskjutning) i djupregistrering (exempelvis
86
Kv 0---- Vi bull10
Fist gr smiddot middot AONJAumlR (ml G
5----
Lsk
L10---- lsk
25
15---- 50
7520----0 2J hv20cm
___ Skjuvharingllfasthet enl konmetoden vaumlnstra borrharinglet
25-- -- Skjuvharingllfasthet enlkonmetoden houmlgra borrharinglet m --e--- Sensitivitet enlkonmetoden vaumlnstra borrharinglet JW==t===t100
0 20 40 hv20cm---Q--- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrharinglet
Fig 1 a Jaumlmfoumlrelse mellan viktsonderingar i kvicklera (t o v) och normalshysensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshystaringnd mellan sondharinglen = 20 m Sonderingsmotstaringndet i kvickleran aumlr som framgaringr vaumlsentligt laumlgre aumln i den normalsensitiva leran
Comparison between weight-soundings in quick clay (left) and in clay with normal sensitivity The shear strengt in both cases approximately equal Distance between bore-holes = 20 m As can be seen the resistance to penetration in the quick clay is much lower than in the clay with normal sensitivity
87 Vb tt kPo(oreducerod I Vb
fv + 10 0 10 0 30 10 50 60 70 ~ 10
(mmy)L my0 F~~H~~fmiddot ~ -))1middot_Jw
ttvx u vx I ---r-vx -[ Il
~1--- Lt L vx middot--
i~ -- 11__-+---+--L vx
L vx sk kLvx
L vx 11gt++--+---t---llh-_ ___Lvx L vx
5 Lsk middot l -
L vx ll1----t---Lvx [(I L
I f--+-c+-L
]
II
L sk 11--11---
I I
iL
I ~
I
11gt--+-H-I middot1
10 I I
~
I -
I(
L Csk 111--+--+-c-++-i
I X~ I I _I
15---- L L sk 111--4---l--+l+--slc+--1 -I --_ II I ----I I
I )
St 13 1 +--i----20---- L 111---1-----+--++
I I ~
0 20 40 60 80 100 1Xl 11[) 11 11
25---- I
~
I
0 2 6 8 10 12 14 16 18 20kN I I I
~I _
I -3Q ____
I I I
I ~I
35----
---Q---- Sensitivitet enl konmetoden houmlgra borrhoumllet (
-+- Skjuvhoumlllfasthet enl vingborr houmlgra borrhOumllet
I__ _ __ Sensitivitet enl kon metoden vaumlnstra borrhoumllet
40---shy ___ Skjuvharingllfasthet enlvingborr vaumlnstra borrharinglet
m 0 2 I 6 8 10 12 11 16 1 8 20 kN
Fig 1 b Jaumlmfoumlrelse mellan trycksonderingar i kvicldera (tv) och normalshy
sensitiv lera med ungefaumlr samma odraumlnerade skjuvharingllfasthet Avshy
staringnd mellan sondharinglen = 65 m Spetsmotstaringnden aumlr som framgaringr i
stort sett lika medan totala sonderingsmotstaringnden aumlr helt olika
Comparison between static penetrometer tests in quick clay (left)
and in clay with normal sensitivity Distance between bore-
holes = 65 m The shear strength in both cases approximately equal
As can be seen the point resistance is about the same whereas the
total resistance differs considerably
88
slirning mellan maumlttrissa och staringng) och i sjaumllva glappkopplingen till spetsen
(alltfoumlr kort slaglaumlngd och vakuumeffekter) Misstagen har emellertid underhand
raumlttats till och utrustningen fungerar nu i stort sett tillfredsstaumlllande Likvaumll
skulle man oumlnska sig en praktiskt anvaumlndbar och ekonomiskt konkurrenskraftig
trycksond daumlr man kunde maumlta dels motstaringndet mot sondspetsen direkt dels
friktionsmotstaringndet mot mantelytan paring en viss given laumlngd av sondstaringngen paring
viss given houmljd oumlver spetsen Kunde man dessutom vid spetsen bygga in yttershy
ligare registreranordningar tex portrycksmaumltare och gammaneutronsond och
faring hela resultatet utskrivet paring remsstans skulle man utan tvekan faring ett utomshy
ordentligt fint instrument foumlr kartlaumlggning av undergrundens tekniska egenskaper
Trycksondering ur konsultens synvinkel
Nilcons trycksond har trots de inledningsvis paringtalade bristerna visat sig vara
mycket anvaumlndbar i praktisk verksamhet - framfoumlr allt genom att den registreshy
rar sondmotstaringndet kontinuerligt Foumlrdelarna med metoden har blivit aumln mer
paringtagliga genom en mekanisering som eliminerat behovet av foumlrankringsanordshy
ningar moumljliggjort stoumlrre nedpressningskraft och medfoumlrt en kraftig rationalishy
sering i form av minskad undersoumlkningstid och reducerade kostnader Mekanishy
seringen har ocksaring medfoumlrt att inverkan av den personliga faktorn mer eller
mindre eliminerats
Vi kan alltsaring konstatera att trycksonden praktiskt-ekonomiskt i maringnga fall aumlr
oumlverlaumlgsen viktsonden som aumlr den naumlrmast jaumlmfoumlrbara sonderingsutrustningen
Hur ser man daring i dag paring moumljligheterna till en korrekt tolkning och aumlr dessa
oumlverlaumlgsna jaumlmfoumlrt med moumljligheterna vid andra sonderingsmetoder Som jag
naumlmnde inledningsvis raringder en viss skepsis gentemot trycksond av typ Nilcon
vilket bl a yttrat sig i att man i SGF s sonderingskommittes anvisningar - i de
fall trycksondering goumlrs - rekommenderat jaumlmfoumlrande viktsondering i ett
bestaumlmt antal borrpunkter Denna oumlvertro paring viktsonden aumlr foumlr mig garingtfull
och bottnar utan tvekan i en konservatism som trots paringstaringende om motsatsen
starkt praumlglar aumlven ingenjoumlrsfacket Det finns ocksaring en annan skola foumlr vilken
trycksonden aumlr naumlstan allena saliggoumlrande Av en nyutkommen bok av Sanglerat
(1972) framgaringr att man paring olika haringll i vaumlrlden bedriver en omfattande forskning
foumlr att kunna oumlversaumltta trycksonderingsresultaten till baumlrighets- och deformashy
tionsegenskaper Det foumlrefaller naumlstan som om man vill goumlra trycksonden till
ett universalinstrument med vilket man kan loumlsa alla geotekniska problem Foumlr
89
mig aumlr denna oumlvertro paring trycksonden lika oberaumlttigad som den tidigare paringtalade
misstron Trycksonden kan enligt min uppfattning aldrig bli annat aumln ett hjaumllpshy
medel - ett korrelationsinstrument - som goumlr det moumljligt att kartlaumlgga variashy
tioner i jordlagerfoumlljd och materialegenskaper inom en region med likartade
geologiska foumlrharingllanden De mera preciserade geotekniska egenskaperna likshy
som den detaljerade jordlagerfoumlljden maringste emellertid faststaumlllas med mera
sofistikerade metoder Trycksondering boumlr daumlrfoumlr alltid kombineras med andra
mera avancerade undersoumlkningsmetoder En direkt tolkning i stil med den som
anges av forskare och i laumlroboumlcker kan endast goumlras i saringdana fall daumlr de geoshy
logiska foumlrharingllandena aumlr ensartade och vaumllkaumlnda och daumlr egenskaperna hos inshy
garingende jordarter redan aumlr kaumlnda i foumlrharingllande till trycksonderingsresultaten
Kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd
En av metodens fraumlmsta foumlrdelar aumlr att den - jaumlmfoumlrt med andra sonderingsshy
metoder - starkt foumlrbaumlttrar moumljligheterna till kartlaumlggning av jordlagerfoumlljden
Detta skall haumlr illustreras med fyra exempel
Det foumlrsta exemplet aumlr haumlmtat fraringn en forskning utfoumlrd vid Chalmers tekniska
houmlgskola (jfr Hansbo S amp Torstensson B-A 1968) I samband haumlrmed gjordes
- vid sidan av trycksondering - en noggrann analys av jordlagerfoumlljden och de
geotekniska egenskaperna hos ingaringende jordarter i en deltaavlagring i Karlstad
fig 2 Som framgaringr kan man av sondmotstaringndet klart saumlrskilja graumlnsen mellan
det oumlvre lagret av organisk friktionsjord (haumlftiga kastningar i sondmotstaringnd) och
det undre lagret av mjaumlla (finsilt) - lera (ett lugnt foumlrlopp hos sondmotstaringndet)
oumlvergaringngen lerasandig mo naumlrmast oumlver fast botten aumlr ocksaring klart markerad
Den mjuka sonderingskurvan fraringn ca 15 till 30 m djup visar att jordlagren av
silt och lera aumlr homogena Mantelfriktionen aumlr som framgaringr houmlgre i den dyiga
leran aumln i den rena mineralleran (ca 3 - 5 kPa mot ca 1 kPa) Det framgaringr ockshy
saring att jorden ner till 15 m djup aumlr grovkornig (starkt varierande motstaringnd) och
mycket loumlst lagrad (laringgt medelmotstaringnd) De houmlga portal som uppmaumltts paring vissa
nivaringer i mon (finsanden) avspeglas klart i sondmotstaringndet Hade sonderingen utshy
foumlrts med viktsond skulle det - eftersom totala sonderingsmotstaringndet aumlr foumlrshy
haringllandevis lika genom hela jordprofilen - utan tvivel ha varit omoumljligt att avshy
goumlra de foumlrharingllanden som saring klart avspeglas i trycksonddiagrammet
Det andra exemplet aumlr haumlmtat fraringn riksvaumlg 15 mellan Karlshamn och Ronneby
0
5
10
15
20
Brungraring sandig mo med vaumlxtdelar
Brungraring mjaumllig mo med vaumlxtdelar
Brungraring dyig mjaumllig mo
Graring dyig lerig mjaumlla
Organisk
halt voldeglo
12 45 14 17 45 40 11 39 35 41 30 24 45 39 40
0
Kornstorleksfoumlrdelning Sonderinos-motstan11
vikt kN 20 40 60 80 100 0 25 50 75
( (
Densitet 3
tlm Vattenhalter
deglo 20 40 60
Portal SkjlNharingllfasthet
kPa 0 50 100
5
lf---+------+-+10
15
20
25 Graring dyig mjaumllig lera
25
E
g-300
s C
O
30 3 ~ 0
~ 06-02 mm mellansand 0 50 100 150
Sensitivitet
~ 02-006 mm grovmo ~ Vattenhalt Skjuvharingllfasthet en konfoumlrsoumlk
- lt006mmsilt bull bull Finlekstal -0--o- Sensitivitet enl konfoumlrsoumlk
Fig 2 Trycksondering utfoumlrd i en deltaavlagring Variationerna i spetsmotshystaringndet liksom storleken ger en god bild av jordlagerfoumlljden liksom av den oumlverlagrade sandens porositet
Static penetrometer test in a deltaic deposit The variation and magnitude of point resistance give a good picture of the soil profile as well as of the porosity of the top layer of sand
91
fig 3 Jordlagerfoumlljden karakteriseras haumlr liksom i oumlvrigt i Blekinge av oreshy
gelbundna vaumlxlingar mellan organiskt och oorganiskt samt mellan groumlvre och
finare material ofta med flera torrskorpebildningar orsakade av havets uppshy
repade transgression och regression Svaringrigheterna att tolka trycksonderingsshy
dio-rammet aumlr stoumlrre i detta fall aumln i foumlregaringende men kompletteras trycksonshy
deringen med provtagning paring vissa nivaringer - aumlven om detta sker i mindre utshy
straumlckning aumln som visas i figuren - faringr man som framgaringr en mycket klar bild
De vaumlxelvis foumlrekommande skikten av lera och mjaumllamo framtraumlder bl a tydshy
ligt Likasaring kan man klart urskilja att jorden mellan ca 5 5 och 8 m djup aumlr
mera homogen aumln i oumlvrigt vilket ocksaring framgaringr av provtagningen Den jaumlmshy
foumlrande viktsonderingen ger daumlremot smaring moumljligheter till en detaljerad tolkning
Det tredje exemplet - ocksaring det haumlmtat fraringn Blekinge naumlrmare bestaumlmt
kv Gaumlvle i Karlshamn - visar att man i de fall friktionen mot sondstaringngen kan
foumlrsummas faringr god korrelation mellan motstaringndet vid trycksondering och antashy
let vridna halvvarv vid viktsondering fig 4 Exemplet illustrerar ocksaring tvaring
icke ovanliga fel vid trycksonderingen Det ena felet bestaringr i att man efter varshy
je skarvning av sondstaringngen och lyftning av oket faringr ett tillfaumllligt oumlkat sondmotshy
staringnd Denna oumlkning kan bero paring portrycksfoumlraumlndringar i jorden under viloshy
pausen vid skarvningen och aumlr daring i och foumlr sig inte naringgot fel men den kan ocksaring
bero paring att sondstaringngen naumlr oket staringr i sitt oumlvre laumlge klaumlmmer mot sidan av
det foumlrborrade haringlet Motsatsen julgransform kan uppstaring om sondstaringngen
klaumlmmer mot sidan av haringlet naumlr oket staringr i sitt nedre laumlge Dessa klaumlmkrafter
kan undvikas genom att man anvaumlnder raka sondstaumlnger och ser till att sondshy
staringngen hela tiden loumlper lodraumltt utan att stoumlta mot haringlets vaumlggar Det andra
felet bestaringr i en nollinjefoumlrskjutning vilket framgaringr av att skrivararmen vid
skarvningarna (representerad i diagrammet av de paring varje meter aringterkommanshy
de horisontella linjerna) inte garingtt helt tillbaka
Det fjaumlrde och sista exemplet paring hur man med trycksondering kan bedoumlma jordshy
lagerfoumlljden aumlr haumlmtat fraringn Gaumlvle lasarett belaumlget paring en grusarings med svaringrforceshy
rat ytlager av sand och grus Med hjaumllp av trycksondering har det haumlr varit
moumljligt att lokalisera ett antal lerlinser eller lerlager under grundlaumlggningsshy
nivaringn fig 5 a - b Fig 5 a visar en jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och
sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr Fig 5 b visar ett trycksondharingl
kombinerat med provtagning 10 m fraringn sondharinglen i fig 5 a De stora och snabshy
ba variationerna samt storleken paring sondmotstaringndet visar att jorden inneharingller
92
Tr Vi ni =
o-(s)mmj L vx p~ m Mj
9 0 I m MJ
(gr)(I mMJ
5-
10-m
Fig 3
(rrv~)~j s IDi vx M I Mf(I)
Mjm MJ 100 19x 25
M I V LJ v L(mj) V L (mj)
V L ~j~ V L l
L mj L DJ L CD
mjM l
5 6 kN (l)s m Mn
Jfoumlnfoumlrelse mellan tryck- och viktsonderingsshyresultat i en finkornig skiktad jord Tolkningsshymoumljligheterna med avseende paring jordlagerfoumlljden aumlr som framgaringr vaumlsentligt baumlttre vid trycksonshydering aumln vid viktsondering
Comparison between static penetrometer test and weight sounding resistance in a fine-grained layered soil The possibility of interpretation with reference to the soil profile is obviously much better when using a static penetrometer than when using a weight sounding equipment
0--
s--
10--
15
20--m
93
Vb ~------------------~ st I
~~- + _10-+---+-+----+---+-+---+
Dy -l~~---+---l-+--1--1---+--j cmiddotJ -
G G Si -
I-
L~ -lnlr-=F=~c=--t--i--t---t---i I -
v ==-L2] - euJ-=lc---------+--t---t------1
(s)Si -llm-U~==l==-1--W
Li -
IL -- r7 77 7 - h
L -71-11----l--J--1--+----+---+--1---1
- ~ ~ -
L I gt I
I I _r
Sil -~t=t=t=t=~I~~~~ -= --(gr)S
-(s) Gr lot~2=plusmn4=plusmn6 =ai=~1o~J12=114k-N
I
f kPa ( oreducerad )
0 20 40 60 80
_
f
l --1--il---L---1
___~______ 0 20 40 60 8051
PRESSIOMETERMODUL Ep MPa
0246810
bull Sensitivitet (S 1)
enl vingborr
- Skjuvharingllfasthet tr)
Pf
enl vingborr
KRYPTRVCK Pt1 MPa GRANSTRVCK PI MPa
0 02 04 06 08 1 0
-_- I
I I Pt t ~
Fig 4 Exempel paring god korrelation mellan sondmotstaringnd vid trycksondering och antal vridna halvvarv vid viktsondering Den goda korrelationen sannolikt beroende paring att staringngfriktionen aumlr noll
Example of good correlation between penetration resistance and number of half-turns per unit penetration by weight sounding The good correlation probably due to the fact that the side friction is negligeable
94
--0
--5
--10
--15
--20
--25
grMmj M Lm vx
mj Ml (g) L(in) mj Ml vx mJ M f vx
L([)
L
(gr)s mL
Lm sm LMIT)
Ml v L(iJ)
ls M V L li v L [ _j
2 4 6 8 10 12 14 16 kN
0 2 4 6 8 10 12 14 16 kN 20 40 60 sek20cm middot m
fig a)
Fig 5
fig b)
Jaumlmfoumlrelse mellan trycksondering och sondering med slagborrmaskin typ Pionjaumlr i en oregelbunden aringsavlagring Trycksonderingen moumljshyliggoumlr i detta fall lokalisering av lerlinser (lerskikt) i sand- och grusshyavlagringarna Sondharinglet i fig b) belaumlget 10 m fraringn sondharinglet i fig a)
Comparison between static penetrometer tests and dynamic sounding type Pionjaumlr in an erratic esker The static penetrometer tests make it possible to locate clay lenses (layers) in the sand and gravel deposits The bore-hole in fig b) is situated 10 m from the bore-hole in fig a)
95
vaumlxelvis grovkorniga och finkorniga skikt Vi ser ocksaring hur man i b) faringtt vaumlsentshy
ligt stoumlrre totalt sondmotstaringnd aumln i a) men att spetsmotstaringndet i stort sett aumlr
lika Trycksonddiagrammen visar mycket klart laumlget hos de soumlkta lerlinsernalershy
lagren
Kartlaumlggning av jordarters geotekniska egenskaper
Som jag redan tidigare framharingllit boumlr en trycksondering om man vill naumlrmare
kartlaumlgga jordarternas geotekniska egenskaper kombineras med mera sofistikeshy
rade undersoumlkningsmetoder Det torde naumlmligen vara orealistiskt att foumlr prakshy
tiskt bruk bygga in i sjaumllva trycksonden alla de maumltanordningar som skulle beshy
houmlvas foumlr en korrekt analys Fraringgan aumlr om det oumlverhuvudtaget aumlr moumljligt att ta
haumlnsyn till alla de faktorer som paringverkar sonderingsresultatet Man behoumlver
bara peka paring saringdana faktorer som inverkan av neddrivningshastighet sensitivitet
i lera portrycksfoumlraumlndringar i silt och finsand stenar i sand och grus taumlttshy
liggande grovkornigare skikt i lera organiskt inneharingll etc foumlr att foumlrstaring hur
komplex tolkningen maringste bli Kombinerad med provtagning och direkt bestaumlmshy
ning av de geotekniska egenskaperna i faumllt och i laboratorium utgoumlr den emellershy
tid i praktiken ett utmaumlrkt och noumldvaumlndigt komplement En mycket omfattande
sammanstaumlllning av forskning och erfarenheter betraumlffande oumlversaumlttning av
spetsmotstaringndet foumlr olika trycksondtyper till skjuvharingllfasthet friktionsvinkel
etc har som naumlmnts gjorts av Sanglerat (1972) Den tolkning till skjuvharingllfasthet
som redovisas foumlr Nilcons trycksond maringste emellertid tas med stor reservation
och kan endast betraktas som oumlverslagsmaumlssigt korrekt foumlr lera av Goumlteborgsshy
typ Helt andra vaumlrden har ibland erharingllits foumlr lera inom andra regioner i
Sverige Man kan alltsaring konstatera att korrelationsfaktorn maringste bestaumlmmas
fraringn fall till fall Kaumlnner man korrelationsfaktorn har man daumlremot stora moumljshy
ligheter att goumlra en direkt oumlversaumlttning
Som exempel paring dessa moumljligheter vill jag bl a haumlnvisa till fig 2 daumlr den odraumlshy
nerade skjuvharingllfastheten uppenbarligen kan uttryckas som ca 120 av spetsshy
trycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna oumlvre graumlnsen) och fig 4
daumlr samma skjuvharingllfasthet aumlr ca 17 0 av spetstrycket (spetstrycket i
MPa = spets kraften i kN)
En aumlnnu baumlttre illustration till naumlmnda moumljligheter ges i fig 6 Trycksondeshy
ringen som i detta fall gjorts i en moraumlnlera i Lund har sedermera komplette-
Pr f Skr I+ 10 Tr il 0- F-Rii K
(s)m Mnl
mMnl flBI I iiJ
(m)Mnl
Mnl
Mnl 5-
Mnl
lTTENHALTERfrac34 0 20 o
PRESSIOMETERMODUL KRPTRYCK Pfl MPa Ep MPa GRANSTRVCK Pt MPa 0 4 8 12 16 20 q__ 05 10 1 5
t
~
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 kN
10--m
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan resultat av trycksondering och pressiometerfoumlrsoumlk i moraumlnlera i Lund Spetsmotstaringndet avspeglar i stort pressiometershymoduler och graumlnstryck Comparison between results of static penetrometer and pressure meter tests in boulder clay in Lund The point resistance has good correlation with the pressure meter modulus and the critical pressures p1 and pfl
ltD 0-
97
rats med pressiometerfoumlrsoumlk och med belastningsfoumlrsoumlk Man ser att pressioshy
metervaumlrdena i stort sett avspeglar spetsmotstaringndet vid trycksondering oumlvershy
ensstaumlmmelsen aumlr mycket paringtaglig vad betraumlffar graumlnstrycken Pn och p1 En
analys visar att pressiometermodulen aumlr ca 2 (mera exakt 1 8 plusmn 0 7) ggr
spetstrycket att graumlnstrycken p1 aumlr O 2 (0 20 ~ 0 05) och Pn ca O 15
(0 14 plusmn 0 06) ggr spetstrycket Skjuvharingllfastheten bedoumlmd ur graumlnstrycket p1
och genom provbelastning av plattor med diametern 1 0 m blir i detta fall
ca 130 av spetstrycket (oumlverensstaumlmmande med den av Nilcon angivna undre
graumlnsen) Helt andra relationer mellan spetstryck och pressiometervaumlrden
erharinglls emellertid i andra fall jfr fig 4
Sammanfattning
Trycksonden av typ Nilcon aumlr kanske fraumlmst genom sin kontinuerliga registreshy
ring av sonderingsmotstaringndet ett utomordentligt gott hjaumllpmedel foumlr kartlaumlggshy
ning av lagerfoumlljden i en jordprofil Foumlr bestaumlmning av jordens geotekniska
egenskaper boumlr den emellertid alltid kombineras med andra mera sofistikerade
metoder upptagning av ostoumlrda prover pressiometerfoumlrsoumlk faumlltvingborrning
etc Av spetstryckets och mantelfriktionens storlek kan man daumlrvid faring en god
uppfattning om de geotekniska egenskaperna hos den jord som aumlr belaumlgen mellan
provtagningsnivaringer och provtagningsharingl Metoden aumlr i sin nuvarande mekaniseshy
rade form rationell snabb och ekonomisk Direkt maumltning av spetstrycket och
mantelfriktionen skulle starkt foumlrbaumlttra metoden Det skulle ocksaring paring laumlngre
sikt vara oumlnskvaumlrt att aumlven kunna registrera portrycksfoumlraumlndringarna vid nedshy
drivningen och att resultaten skrevs ut paring rems stans
Summary
Experiences concerning the practical use of the Nilcon (previously Jonell amp Nilsson)
static penetrometer are presented It is shown that this penetrometer is an
extremely usable aid in locating various soil layers in a soil profile An advantage
in this respect of the Nilcon method is that the resistance to penetration is conshy
tinuously registered on a penetration diagram It is felt however that it should
not be used - unless combined with other more sophisticated investigations - to
classify the soils with respect to geotechnical data such as shear strength and
compressibility Such classification based only upon the results of penetrometer
98
tests can only be successful in regions with similar geological background
where furthermore the geotechnical data are lmown from previous experience
A proper combination of penetrometer tests and laboratory investigations and
also more advanced field investigations e g pressuremeter tests and field
vane tests is no doubt the easiest and best way - both from technical and from
economical aspects - to obtain the lmowledge of the subsoil required in modern
foundation engineering
The use of the Nilcon penetrometer is with its present mechanized form
rational quick and economic A direct registration of the point resistance and
of the side friction would strongly improve the method In a longer time
perspective it would be desirable to be able to register also the pore pressure
changes ltluring penetration and have the results printed on a tape recorder
Referenser
HANSBO S amp TORSTENSSON B-A 1968 Saumlttningar under oljecisterner
i Karlstad Vaumlg- och vattenbyggaren No 8 p 112-120
SANGLERAT G 1972 The penetrometer and soil exploration Interpretation
of penetration diagrams - theory and practice New York
99
0
ERFARENHETER FRAN TRYCKSONDERING
Teknologie doktor Torsten Kallstenius K-Konsul t
Kalibrering
En svensk specialitet aumlr och har redan fraringn boumlrjan varit sjaumllvregistrerande
sonder
De diagram oumlver spetsmotstaringnd - djup man faringr fram paring det viset blir mera detalj -
rika aumln diagram som ritas upp i efterhand efter borrningsprotokoll Denna deshy
taljrikedom har paradoxalt nog verkat foumlrsvaringrande foumlr trycksonderingens snabba
utbredning daring i boumlrjan maringnga geotekniker inte kaumlnde sig hemma med den specielshy
la typ av diagramtolkning man maringste laumlra sig
Naumlr vi i boumlrjan paring 1950-talet boumlrjade trycksondera med SGIs sonderingsmaskin
var foumlrsta intrycket att kontrasten i diagrammen mellan kohesionsjord och friktionsshy
jord var mycket tydlig och saumlkrare aumln vid viktsondering aringtminstone i Stockholmsshy
omraringdet (fig 1) och Goumltaaumllvdalen Vid utvaumlrdering av spetsmotstaringndet hade man
vissa problem med att spetsmotstaringndet vid smaring spetsdiametrar blev mycket litet
jaumlmfoumlrt med maumltnoggrannheten Foumlrsoumlkte man arbeta med stoumlrre spetsdiametrar
till samma staringngdiameter uppkom problemet med nollinjefoumlrskjutning Det kunde
konstateras att en spets med stor diameter blev mycket kaumlnslig foumlr det statiska
tryck som foumlrelaringg i haringlrummet ovanfoumlr spetsen Detta tryck kunde variera mel-
lan vakuum och houmlga oumlvertryck
Vid anvaumlndning av tung borrvaumltska ovanfoumlr spetsen var det moumljligt att faring sjunkshy
ning utan registrering av spetsmotstaringnd Trycktillstaringndet kan verka saringvaumll saumlnkanshy
de som houmljande paring spetsmotstaringndet vid stora spetsar om spetsmotstaringndet maumlts
paring hela spetsen (fig 2)
Foumlrharingllandena kring spetsen paringverkar spetsmotstaringndet ocksaring paring andra saumltt
Friktionen mot staringng eller mantel ger en nedaringtriktad kraft som kan oumlka total -
trycket i jorden vid spetsen och daring ocksaring oumlkar spetsmotstaringndet Porvattenstroumlmshy
marna kring spetsen kan paringverka saringvaumll spetsmotstaringndet som mantelmotstaringndet i
naumlrheten av spetsen
JL
L
L
vl
Msl
Msl
0 TJAringLE
1
100
2
i 9 I
crk
v1 I
9 I I I
9 I I I I I I I
q I
3 Mpm20 ttm3 20 40 60 80 degw
Fig 1 SGI maskinsonderingsdiagram Sollentuna Spets 0 25 mm mantel 25 mm
Diagram of the SGI Sounding Machine Sollentuna Point diameter 25 mm sleeve 25 mm
101
H ) H = STATISKT TRYCK FRAringN JORDEN
= STATISKT TRYCK UPPIFRAringN MOT SPETSEN
Lp
PORVATTENSTROumlM
U = (TIDEN)
KAN VARIERA MELLAN - 1 OCH H) VAumlTSKA
UPPAringTRIKTAD MANTELKRAFT = Mu UPPAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Su
~--- ~
Ps =llmiddot(tpmiddotLp 116ml + 11P2(cf+Uls (6ml-
- qh 1 ( lt6micro2- hr2 l ~-- _
NEDAringTRIKTAD SPETSKRAFT = Sn
Ps = Su + Mu - Sn
Fig 2 Faktorer som paringverkar spetsmotstaringndet vid trycksondering
Factors influencing point resistance at penetration testing
102
Sk loumlseggsbildning kan paringverka sonderingsmotstaringndet Loumlseggsbildning innebaumlr
att jord haumlftar vid spets eller mantel och daumlrvid oumlkar dess verksamma tvaumlrsnittsshy
yta
Vid olika tillfaumlllen har trycksonderingsdiagram kunnat tolkas och jaumlmfoumlras med
skjuvharingllfasthetsbestaumlmningar Fig 3 visar naringgra exempel paring kalibreringar
Av maumlttekniska skaumll aumlr spridningen stoumlrst vid smaring spetsmotstaringnd Varierande
portryck aumlr en trolig huvudorsak till spridningen Portrycket har i lera konstashy
terats oumlverstiga 1 bar ( ~ 10 Mpm2) vid nedpressning av en staringng (jfr Kallsteshy
nius amp Wallgren 1956 fig 8a-b) men kan ocksaring vara avsevaumlrt laumlgre beroenshy
de paring dilatans och permeabilitet hos jorden Specifika trycket paring spetsen har i
allmaumlnhet varit houmlgre aumln vad som skulle kunna kalkyleras utan haumlnsyn till de
makrogeotekniska foumlrharingllandena Naumlr spetsdiametern oumlkar relativt staringngdiameshy
tern minskar det specifika trycket Oumlkad mantellaumlngd oumlkar det specifika trycket
Roterande staringng minskar spetsmotstaringndet
Diagramtolkning
En faktor som verkat foumlrdroumljande paring utnyttjandet av trycksonderingstekniken i
Sverige har varit bristen paring vaumlgledning naumlr det gaumlllt att tolka diagrammen Haumlr
behoumlvs kunskap om de maskinella och drifttekniska faktorerna erfarenhet av
diagram i olika lagerfoumlljder och viss tolkningsskicklighet Tolkning av trycksonshy
deringsdiagram faringr en viss likhet med tolkning av flygbilder Man kan ta haumlnsyn
till maringnga olika faktorer (fig 4)
Regelbundna hack i kurvorna med t ex samma intervall som skarvstaumlngernas
laumlngd tyder paring att skarvningsfoumlrfarandet portrycket eller den fria staringngvikten
har paringverkat resultaten
Spetsmotstaringndets storlek kan antyda fasthet om det aumlr mycket houmlgt och loumlshet
om det aumlr mycket laringgt men man kan inte utan vidare paringstaring att det gaumlller en viss
jordart Fig 4 antyder vissa tolkningselement som man kan ha nytta av Man
maringste laumlgga maumlrke till att alternativa tolkningar aumlr moumljliga saringsom figuren antyder
Fig 5 visar tvaring mycket lika trycksonderingskurvor i moraumlnlera daumlr man i det ena
fallet har ett gyttjeskikt som endast kan urskiljas genom en naringgot jaumlmnare kurvdel
lttk Mpm2
4+---~---~Nc20
3 EV
2 +------middot -~
Nc
4 8 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERABAringLSTA SPETS C40MM MANTEL 40MM
o----------25 4 CM SPETSD I AMETER
103
((k Mpm2
LOumlS
8
6
4
2
e
E
e e
bull el
5 10
15
Nc =18
20 BAR SPETSMOTST AringND
SGI SONDERMASKIN I LERAJAumlRVA SPETS I 25 MM MANTEL 25 MM
lt9-----+----1--e= 1 200 400 BAR
SPETSMOTSTAringNO
SGI SONDERMASKIN I LERAAGNESBERG SGI SONDERMASKIN KALIBRERING I SAND INVERKAN AV OLIKA SPETSAR VID SPETS l25MM MANTEL 25MM SAMMA STAringNG
crk Mpm2 Nc =18
8
6
4
2
Cl
e Cl
e
e
bull
e e e e
bullf vbull bullbull
5 10 15 20 BAR SPETSMOTSTAringND
NILCON TRYCKSOND I LERA JAumlRVA
10 CM2 SPETS
Fig 3 Naringgra kalibreringar av svenska trycksonder
A few calibration tests of Swedish penetrometers
A
J
DJUP
104
50
F
E
)
A = TORRSKORPA I LERA
B = MARKYTA MED FRIKTIONSJORD C = LERA GYTTJA ELLER LOumlST LAGRAD SAND
D = FYLLNING AV SAND ELLER GYTTJA
SPECIFIKT SPETSMOTSTAringND 100 150
G---===i==
E = MEDELFAST LAGRAD SILT SAND GRUS ELLER TORV (KOMPRIMERAD)
F = FAST LAGRAD SILT SAND ELLER GRUS G = FAST LAGRAT GRUS ELLER MORAumlN H = FOumlRSTADIUM TILL MORAumlN J = KONTRASTRIK LAumlTTOLKAD KURVA
K = KONTRASTFATTIG SVAringRTOLKAD KURVA L = OumlVERGAringNG POSTGLAC IAL - GLACIAL LERA
~ l r
STEN
STAringNGSKARVNING VID OLIKA MASKINER OCH OLIKA SILTJORD
Fig 4 Exempel paring tolkningselement vid trycksondering
Examples of interpretation elements in penetration testing
My my M
mMnl
Mnl
m Mnl
G Mnl
mMnl
Fig 5
w
T
St
Mj
T
G
Fr
Fig 6
105
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Malmouml 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Malmouml (Southern Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
10 20 30 40 50 60 70 SPETSMOTSTAringND BAR
Trycksonderingsdiagram fraringn Skutskaumlr 10 cm2 spets typ Nilcon
Penetration-test diagrams from Skutskaumlr1 (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
106
Fig 6 visar ett liknande fall daumlr gyttjan givit laumlgre och jaumlmnare spetsmotstaringnd
Torven kunde lika gaumlrna ha tolkats som friktionsjord eller torrskorpelera
I maringnga fall aumlr det laumlmpligt att fraringngaring den tolkningsteknik man aumlr van vid fraringn
viktsonderingen Man kan inte utan vidare skriva Ko (oorganisk kohesionsjord)
eller Fr (friktionsjord) Oftast kan man goumlra jaumlmfoumlrande studier av olika diagram
tagna paring ett visst omraringde och daumlrvid urskilja vissa typiska diagramdelar Fig 7
visar exempel paring en saringdan tolkning daumlr man har faringtt hjaumllp av intilliggande diagram
och av gles provtagning foumlr uttolkningen som annars varit mycket svaringr att goumlra
Observera att mantelmotstaringndets (M) genomsnittsvaumlrden delvis oumlverstiger uppmaumltshy
ta totalmotstaringnd Man har haumlr bl a foumlrsummat staringngviktens inflytande
En viss kaumlnnedom om geologiska tolkningselement somt ex torrskorpa av lera
oumlvergaringng mellan postglacial och glacial lera och svallade skikt ovanfoumlr botten -
moraumln underlaumlttar tolkningen Man har ocksaring stor nytta av att i tabellform som
ansluter sig till ett omraringdes koordinater i plan ange trycksonderingsresultaten
foumlr att faring baumlttre oumlverblick
Tolkning av trycksonderingsdiagram skulle kunna underlaumlttas om man beaktar
kompletterande iakttagelser En saringdan iakttagelse aumlr mantelmotstaringndets tillvaumlxt
med djupet Antingen observerar man det totala motstaringndet mot sondstaringngen
eller ocksaring infoumlr man en saumlrskild maumltmantel daumlr delmotstaringndet bestaumlms (jfr
andra artiklar i denna publikation) Relationen spetsmotstaringnd - mantelmotstaringnd
har i Vaumlsteuropa anvaumlnts som tolkningshjaumllp
En annan god hjaumllp aumlr att avlaumlsa portryckets permeabilitetens eller spetsmotshy
staringndets aumlndring med tiden Variationer antyder finkornig jord Man skulle slutshy
ligen kunna jaumlmfoumlra resultaten vid statisk maumltning i form av belastnings- och
avlastningsfoumlrsoumlk med kinetisk maumltning (
Behov av forskning
Fig 8 visar vissa faktorer vid trycksonderingsspetsar som behoumlver utredas
typiseras och standardiseras Man skulle i en framtid ha nytta av att sortera
upp moumljligheterna mera komplett Omedelbart boumlr man soumlka aringstadkomma en
provisorisk standardisering och typisering enligt foumlljande
L A
a =gt a
C
C
HAringL 72
50
--middot--
107
BAR 100
----
HAringL 77
D
A = FASTA YTLAGER AV TORRSKORPELERA
B = FAST LAGRADE SKIKT AV LERA MJAumlLA ELLER MO
C = NAringGOT LOumlSARE SKIKT AV LERAMJAumlLA OCH MO
D = FAST LAGRADE BOTTENSKIKT SANNOLIKT FRIKTIONSJORD
Fig 7 Trycksonderingsdiagram fraringn Mjoumllby 10 cm2 spets typ Nilcon
50
Penetration-test diagrams from Mjoumllby (Middle Sweden) 10 cm2 point type Nilcon
BAR
BENAumlMNING
SKARVSTAringNG
MAumlT MANTEL
EVENTUELLT ROumlRELSEORGAN
MAumlTSPETS
108
KRAFTMAumlTNIN
f PORTRYCKSMAumlTNINGJ r(EVENTUELLT )
kPERMEAlLITET) a
ATT KLARLAumlGGA
STAringNGDIAMETER
OumlVERSKJUTANDE MANTELLAumlNGD
MAumlTMANTEL ELLER EJ
MANTELLAumlNGD
MANTELD I AMETER
EVENTUELLT AVSTAringND MELLAN SPETS OCH MAumlTMANTEL
VAumlRDET AV KRAFT ROumlRELSEMAumlTNING VID STATISKT PROV
EVENTUELL SPETSMANTEL
SPETSDIAMETER
SPETSVINKEL
VAumlRDET AV PORTRYCKSshyOCH ELLER PERMEABILITETSMAumlTNING
Fig 8 Spetsen som forskningsobjekt
N eed of research concerning the penetrometer point
Uppdelning i typldasser
Spetsformen
109
Maumltmantelformen och mantelns laumlge
Staringngdiametern
Arbetshastigheten
Foumlr detta behoumlvs vissa utredningar och vaumlgledande foumlrsoumlk
Forskning foumlr diagramtolknin_g_ boumlr syfta till att bygga upp en bank av tolknings -
element foumlr jordarter och geologiska profiler daumlr man beaktar enbart spetsshy
motstaringnd enbart mantelmotstaringnd enbart E-modul eller enbart permeabilitet
men ocksaring beaktar relationer mellan dessa variabler Man bygger laumlmpligen ut
systemet gradvis och boumlrjar med spets - och mantelmotstaringnden Arbetet boumlr paring
laringng sikt syfta till en handbok i diagramtolkning
Man vill helst kunna omsaumltta trycksonderingsresultat till praktiskt anvaumlndbara
geotekniska upplysningar Daring boumlr man frac12alJ~~ och statistiskt utvaumlrdera tryckshy
sonderingens korrelationer till skjuvharingllfasthet kompressibilitet E -modul paringlshy
baumlrighet och plattbaumlrighet Sannolikt kan man haumlr faring anvaumlndbara naumlrmevaumlrden i
varje fall foumlr oumlversiktliga bedoumlmningar Foumlr aumlndamaringlet behoumlvs ett stort antal
case records
Trycksondering foumlrekommer i stor utstraumlckning framfoumlr allt i Centraleuropa
och Vaumlsteuropa Behovet av forskning kan inte skaumlligen helt ldaras av ett saring litet
land som Sverige Mycket borde kunna utvinnas av ett organiserat internationellt
samarbete och daumlr boumlr man satsa forskningsmedel Varingr geologi aumlr dock i vissa
fall speciell och fordrar insatser ocksaring av oss sjaumllva
Slutkommentar
Avslutningsvis kan den uppfattningen framfoumlras att trycksonderingen har stora
moumljligheter att ge god och billig information om geotekniska foumlrharingllanden Den
aumlr vaumll vaumlrd att satsa forskningsmedel paring Det kan antas att utvecklingen haumlr i
landet kommer att leda till tre olika slag av trycksondering
1 Den stora maumlngden av sonderingar kommer laumlmpligen att klaras med snabbt
och billigt arbetande spetsmotstaringndsmaumltande sonder som ger diagram ungeshy
faumlr av den typ som maskinsonderingen nu ger
110
2 Som rutinsondering i varingra vanligaste loumlsa till medelfasta jordlagerfoumlljder
kommer man ocksaring att anvaumlnda elektroniska sonder med moumljlighet att
bestaumlmma spetsmotstaringnd och motstaringnd mot en saumlrskild maumltmantel Trolishy
gen kommer kompletterande bestaumlmningar att foumlrekomma i en del sonder
daring man har goda moumljligheter att aringstadkomma detta elektroniskt vid en och
samma neddrivning
3 I fastare lagring kommer man kanske att ha behov ocksaring av naringgon utlaumlndsk
metod som utvecklats foumlr anvaumlndning i foumlrborrade haringl
Summary
Self-recording penetration tests area Swedish speciality since the end of the 1940s
The diagrams contain much information but one must learn how to interprete them
Diagrams from calibration tests with the SGI Sounding Machine and the Nilcon
Penetrometer are shown Most specific point resistances are higher than calculated
theoretically Skin friction and speed of penetration must influence Values scatter
much in soft clays Variable pore-water pressure and low apparatus-sensitivity for
great penetration force also affect the results Penetrometer points must not have
diameters much larger than that of the extension rods
Some diagrams difficult to interpret are shown
Future research and further studies in Sweden should concentrate on~
1 Standardization of a few principles of penetration testing
2 Preparation of a handbook for evaluation of penetrometer diagrams
3 Testing out correlations between point resistance - skin friction in the first hand and possibly also pore pressure and stress-strain relationships
4 International collaboration
5 Direct correlation of test values to practical engineering data
Referenser
KALIBTENIUS T amp WALLGREN A 1956 Pore water pressure measurement
in field investigations R Swed Geot Inst Proc No 13
0 0
PAGAENDE UTVECKLINGSARBETE AV SONDERINGS-
UTRUSTNING I SVERIGE
113
UTVECKLING AV BORROS TRYCKSONDERINGSUTRUSTNING SAMT DATAshyREGISTRERING AV RESULTAT FRAringN FAumlLT- OCH LABORATORIEUNDERshySOumlKNINGAR
Direktoumlr Arnold Haumlgby Borros AB
Nedan ges en beskrivning av hur Borros AB som konstruktoumlr tillverkare och
foumlrsaumlljare av geoteknisk utrustning ser paring trycksonderingen som en framtidsshy
metod vid geotekniska undersoumlkningar Eftersom Borros sjaumllv ej utfoumlr geotekshy
niska undersoumlkningar maringste bedoumlmningarna ske helt efter det intresse som
varingra kunder visat foumlr varingrt utvecklingsprogram Givetvis begraumlnsas ocksaring beshy
doumlmningen till de moumljligheter Borros har att kunna uppfylla de oumlnskningar som
framstaumllls
Foumlr ca 10 aringr sedan skaffade Borros en hollaumlndsk trycksond med mekanisk
kraftoumlverfoumlring fraringn spetsen upp till markytan daumlr man kunde avlaumlsa trycket
mot spetsen paring en maumltklocka Under loppet av 4-5 aringr gjordes sedan sporadiska
borrningar med denna utrustning i de svenska jordarna i samarbete med varingra
kunder foumlr att ge en uppfattning om vilka resultat denna metod kunde ge Vi
fann under denna tid att metoden saumlkerligen kunde ha stort geotekniskt vaumlrde
Vi fann dock att maumltapparaten ej var tillraumlckligt noggrann foumlr sitt aumlndamaringl och
att den inte var tillraumlckligt rationell att arbeta med Borrningarna blev med
andra ord foumlr dyra Foumlr att raringda bot paring detta konstruerade vi en helt annorlunshy
da maumltutrustning som haumlr skall beskrivas
Fig 1 visar sjaumllva maumltinstrumentet som har fyra maumltomraringden med vars hjaumllp
man kan registrera krafter som paringverkar maumltspetsen Den kaumlnsligaste skalan
kan registrera en kraft av O 1 kg cm 2 foumlr en naringl roumlrelse av 1 mm och den groumlvs -
ta skalan en kraft av 4 kg cm 2 foumlr en naringlroumlrelse av 1 mm Eftersom naringlen kan
roumlra sig 100 mm saring blir maumltomraringdet i det foumlrsta fallet 01 - 10 kgcm2
och i
det senare fallet 4 - 400 kgcm2 raumlknat paring den maumltspets som vi idag har i
lager Sjaumllva instrumentet aumlr ej bundet till dessa maumltomraringden utan kan anvaumlnshy
das foumlr maumltning av snart sagt alla storlekar av tryck
114
Fig 1 Registrerande maumltinstrument typ Borro
Recording unit type Borro
115
Det som haumlr beskrivits gaumlller endast den maumltspets som idag finns i lager Oumlnskas en maumltspets foumlrt ex max 10 ton blir maumltomraringdet 125 - 1000 kgcm
2
oumlver de fyra olika skalorna Kostnaderna haumlrfoumlr aumlr desamma men kaumlnsligheshyten blir betydligt mindre aumln foumlr den foumlrra spetsen Skulle intresset daumlremot vara att maumlta tex max 1 ton blir maumltomraringdet 0025 - 100 kgcm
2 I detta
senare fall blir givetvis kaumlnsligheten stoumlrre aumln foumlr normalspetsen
Maumltspetsen (fig 2) har ett cirkulaumlrt tvaumlrsnitt av 10 cm2 och en spetsvinkel av 60deg Den aumlr helt sluten och aumlr taumlt mot saringvaumll vatten som jord Den har ej naringgra roumlrliga delar och den maumlter enbart jordens tryck mot den koniska spetsen
Fig 3 visar det enklaste saumlttet att driva ner maumltspetsen i jorden naumlmligen med hjaumllp av en vevdomkraft som kan ge ett tryck av 4 ton Trycket mot spetshysen registreras paring instrumentets mm-rutade papper (torrnaringlsmetoden) genom att naringlen roumlr sig i rak linje fraringn vaumlnster till houmlger Spetsens laumlge i djup marshykeras genom papperets roumlrelse som kan varieras med 110 eller 1100 dvs 1 m roumlrelse av spetsen kan antingen ge 10 cm eller 1 cm roumlrelse av papperet Man kan under borrningens garingng goumlra anteckningar paring papperet med vilken penna som helst Naumlr borrningen aumlr klar kan protokollet kopieras i oumlnskat antal paring tex en Xerox-apparat Den dyrbara uppritningen kan saringledes undvikas Naringgra foumlrskoumlningar av protokollet som ibland sker vid uppritningen blir saringshyledes omoumljliga att goumlra
Vill man ha stoumlrre nedpressningskraft aumln 4 ton finns det motordrivna hydraushyliska domkrafter med en kapacitet av upp till 30 ton i lager
Vid ett besoumlk av professor De Beer fraringn Belgien sommaren 1972 diskuterades sondutrustning ingaringende och flera synpunkter erhoumllls Bl a har besoumlket mynnat ut i nykonstruktion av en spets som haumlr skall beskrivas mera i detalj
Spetsen har liksom tidigare en konvinkel av 60deg men tvaumlrsnittsarean aumlr 10 cm2 paring en laumlngd av 1 m oberoende av om friktionsmaumltning skall ske eller ej Skall friktionsmaumltning ske boumlr maumltkroppen foumlr denna maumltning vara placerad 05 m ovanfoumlr spetsen och den boumlr vara mellan 100 och 300 cm2 Den stora differensen torde bero paring olika oumlnskemaringl Eftersom maumltkroppen har ett tvaumlrshysnitt av 10 cm2 blir maumltkroppens omkrets ca 112 cm och dess laumlngd ca 9-27 cm
Fig 2 Maumltspets
Penetrometer point
Fig 3 Handdriven trycksonderingsshyutrustning
Hand-operated penetrometer equipment
J--1 J--1 a
117
Om man vaumlljer den kortare maumltkroppen faringr man en orolig maumltkurva som
registrerar tunna skikt av jordarter med annan friktion Vid den laringnga maumltkropshy
pen faringr man en lugnare kurva som ej saring starkt markerar de tunna jordlagren
Det aumlr aumlven bekant att neddrivningshastigheten aumlr av stor betydelse En neddrivshy
ningshastighet av 1 m per min har visat sig laumlmplig Det kan kanske anses att
denna relativt laringngsamma neddrivningshastighet skulle staumllla sig dyrbar men saring
aumlr icke fallet Under foumlrutsaumlttning att undersoumlkningen skall ske med kontinuerlig
neddrivning och s k flygande skarvning av borrstaumlngerna saring tar neddrivningen
av ett normalt borrharingl icke mer aumln 10-20 min
Ytterligare en omstaumlndighet som kanske inte paringverkar sjaumllva borrningen men
vaumll dess bedoumlmning aumlr skrivarnaringlens hastighet oumlver papperet En alltfoumlr snabb
skrivarnaringl goumlr laringnga hastiga utflykter oumlver papperet och registrerar onoumldigt
smaring hinder foumlr provspetsen En alltfoumlr laringngsam skrivarnaringl hinner icke med att
registrera vaumlsentliga hinder saringsom tunna lager av sand eller lera Vi har funnit
att en hastighet paring skrivarnaringlen av 5 cm per sek aumlr laumlmplig foumlr att ge en laumltt
laumlsbar registrering av foumlrloppet
Som synes aumlr det angelaumlget att snarast standardisera ovannaumlmnda maringtt och foumlreshy
teelser naumlr det gaumlller sjaumllva maumltspetsen och foumlrfarandet vid sonderingen Om
detta ej sker kan utvecklingen inom geotekniken komma in paring felaktigt sparingr
som aumlr till skada foumlr verksamheten Naringgon standardisering av saumlttet att maumlta
sjaumllva trycket eller friktionen oumlnskas ej ej heller saumlttet att foumlra upp dessa maumltshy
vaumlrden till registreringsapparaten Naturligtvis boumlr kraven paring sjaumllva maumltnogshy
grannheten anges i en standard laumlmpligen daring i form av en viss -sats av det
totala trycket mot maumltkropparna
Eftersom trycksondering i den haumlr noggranna formen knappast utfoumlrs i Sverige
idag aumlr det moumljligt att maumltutrustningen aumlr en smula dyr och komplicerad foumlr
att anvaumlndas endast till detta aumlndamaringl Det kan emellertid antas att databehandshy
ling av erharingllna resultat fraringn saringvaumll faumllt som laboratorier inte ligger saring saumlrskilt
laringngt framfoumlr oss Av denna anledningen har firman konstruerat ett instrument
som kallas GEODATAPLOTTER fig 4 Med detta instrument kan ett visuellt
protokoll i A4-format uppritas med hjaumllp av en specialkonstruerad multi-skrishy
vare med sifferkodifiering av samtliga standarduppgifter i protokollets huvud
och 2-siffrig kod foumlr alla iakttagelser under sonderingen Samtidigt som detta
118
Fig 4 Geodataplotter Instrument foumlr registrering av geotekniska faumlltshydata
Geodata plotter Instrument for recording geotechnical field data
119
sker kan via en kabel ansluten till instrumentet alla dessa uppgifter antingen
oumlverfoumlras till en 8-haringls remsstans i faumllt eller direkt till en datacentral via
MODEM-utrustning ansluten till telefonlinje Foumlr att ett saringdant instrument
skall vara ekonomiskt foumlrsvarbart har det konstruerats saring att praktiskt taget
all slags sondering kan registreras paring det saumltt som haumlr naumlmnts
Fig 5 a-f visar sex protokoll oumlver naringgra av de vanligaste undersoumlkningsshy
metoderna som i foumlrsta hand kommer att kunna registreras med detta
instrument
a trycksondering
b viktsondering
c hej ar sondering
d jord-bergsondering
e vingborrning
f inklinometermaumltning
Hur kan denna nyi metod foumlr try_cksonderh1g__g-0ras ekonomiskt anvaumlndbar
I dagens laumlge fraringgas fraringn flera haringll efter utrustningar som kan hanteras endast
av en man Foumlr naumlrvarande finns saringvitt bekant inga bestaumlmmelser som
hindrar att en man arbetar med motorsaringg eller koumlr traktor Daumlrfoumlr tror jag
inte att det aumlr foumlrbjudet att saumlnda endast en man i faumllt foumlr att goumlra en borrning
I varje fall aumlr detta riskfritt saring laumlnge det finns annan arbetande personal inom
houmlr- och synharingll Man kan daumlrfoumlr konstruera en rad enmansmanoumlvrerade utshy
rustningar varav haumlr skall beskrivas detaljer som houmlr till en saringdan utrustning
med vars hjaumllp en trycksond av den typ som haumlr beskrivits skall kunna manoumlvshy
reras av en man
Fig 6 visar en domkraft med vilken en man paring hydraulisk vaumlg kan trycka ner
en borrstaringng i jaumlmn takt till oumlnskat eller moumljligt djup Hydraulmotorn driver
samtliga friktionshjul som alla aumlr staumlllbara och placerade i zick-zack saring att en
varierande staringngdiameter icke kan skada borrstaringngen genom onormalt valsshy
tryck Denna domkraft aumlr placerad laumlngst fram paring dragstaringngen till en enaxlig
slaumlpvagn som kan kopplas till en vanlig jordbruks- eller skogstraktor foumlrsedd
med naringgon form av stoumlrthytt
~ N
s 11 i
a) Trycksondering
om~ oo 00100 1m mm oo mm 1m 1m 1
o--
151--
221-+-1+-H--t-H-l -middot+--++++-+--middot-
~-1J++i-l++++t+middotmiddotfi-+H
Static penetrometer sounding b) Viktsondering
Weight sounding c) Hej arsondering
Dynamic sounding
Fig 5 a-c Exempel paring olika diagram som kommer att kunna uppritas av geodataplottern
Examples showing diff erent diagrams which will be recorded by the geodata plotter
--
1-1 Ni 0
ltI
+ prrk~ 10deg 20deg 30deg
tmiddot-tmiddotmiddotmiddotjmiddotmiddotl--1middot-I
i-1-t - -1--
4 -t-t-t---t--7-JH t-middot-~-t-l- l- -l-middotlmiddot-J--1-l-+ +-1--1~-1-
5 i--+--1-4-+-+--t- 1--+~1- +-+ -1
6-- 1middot---- 1-t-
H-t
H-r-1+
9---l--+--4-+- H-+t--101--1--t- lmiddot-+-1-1
ll-1---1-
12
d) Jord-bergsondering Soil- and rock sounding
e) Vingborrning Vane boring
f) Inklinometermaumltning Inclinometer measuring
Fig 5 d-f Exempel paring olika diagram som kommer att kunna upp ritas av geodataplotten1
Examples showing different diagrams which will be recorded by the geodata plotter
+-
t7-t--
I- NI I-
122
Fig 6 Hydrauldriven valsdomkraft
Hydraulic driven rolling jack
123
En saringdan slaumlpvagnsenhet visas i fig 7 daumlr all utrustning foumlr en trycksondering
finns och befinner sig under neddrivning Garingngen foumlr ett borrharingls utfoumlrande blir
daring foumllj ande
Operatoumlren koumlr traktorn saring att maumltspetsen kommer rakt oumlver den plats daumlr
sonderingen skall ske Han garingr sedan oumlver till slaumlpvagnen och lyfter med hjaumllp
av markstoumldens domkrafter slaumlpvagnen saring houmlgt att lasten vilar uteslutande paring
stoumlden och saring att slaumlpvagnens golv aumlr horisontellt Daumlrefter goumlr han fast stagshy
kaumlttingarna i traktorns stoumlrthytt och driver upp den fraumlmre domkraften saring att
stagkaumlttingarna spaumlnns och att trycket paring de bakre stoumlden blir praktiskt taget
noll Ett stelt system har daumlrvid erharingllits som aumlr tillraumlckligt stumt och tungt
foumlr att kunna anvaumlndas som motharingll vid sjaumllva nedtryclmingen Denna sker nu
med hjaumllp av friktions domkraften och med 11flygande II skarvning Trycket mot
spetsen och friktionen mot spetsens sidor foumlrs som elektriska impulser genom
kabeln till instrumentet som ger dels en bild av foumlrloppet paring protokollet dels
stansning av en haringl remsa med vars hjaumllp erharingllna maumltdata kan utvaumlrderas i en
foumlr aumlndamaringlet programmerad datamaskin Naumlr sonderingen aumlr faumlrdig sker
uppdragning genom att rotationsriktningen vaumlnds paring hydraulmotorn och avskarvshy
ningen sker enligt den flygande principen
Hela denna slaumlpvagn kan byggas in och foumlrses med lyse och uppvaumlrmning och
kan paring saring saumltt bli en praktisk och attraktiv arbetsplats
Utvecklingsarbete aumlr igaringng aumlven foumlr den oumlvriga delen av firmans utrustningar
saring att samtliga svenska borrmetoder och laboratorieundersoumlkningar kan drivas
av en man och resultatet kan registreras i ovan beskrivna instrument foumlr vidare
behandling i datamaskin och lagring i databank
Summary
BORROS AB is specialist in geotechnical equipment which is for the main part
used in the Northern countries of Europe During about ten years the Company
has carried on research and production of the equipment shown in the figures
of the article
This progress has resulted that the Company now can offer a penetrometer
equipment where the pressure on the measuring rod is transferred as electric
124
le-
i ~~ltMt
I
~1c_TION -rBo-Rlii_O_E_U_lteTR-JC-AL_PE_N_E1C_Ro_N_ET-Elgt-=l-c=-~-=--=---=----_~
7r-i o~-_ f
OIAGIMN I-~~= -N-G-EN-JOuml-RS-FI-RM-AN_B_OR-RO_S_1_B t-------1
~-~ bullbull ~ -----~ - bullbull middot~ 1o7Z 1lJJ(
Fig 7 Borras el-trycksonderingsutrustning monterad paring slaumlpvagn
Borras electrical penetrometer equipment Trailer arrangeshyments
A Enaxlig slaumlpvagn att kopplas till traktor eller jeep Den elektriska utrustningen foumlr sondering aumlr monterad paring slaumlpvagnen Nedpressshyningskraft 4 ton utan foumlrankring
B Traktor eller jeep
C Justerbar kedja vilken foumlrenar s] aumlpvagn och traktor till ett stelt system under neddrivningen (Kedjan faringr ej vara ansluten under transport)
D Domkraft avsedd foumlr att spaumlnna kedjan C
E Tvaring domkrafter avsedda foumlr fixering av slaumlpvagnen i horisontellt laumlge
F El-trycksonden under neddrivning
G Anordning foumlr kontinuerlig neddrivning och uppdragning av sonden
H Plats foumlr sondstaumlnger
I Sjaumllvregistrerande instrument
K Kabel mellan sond och instrument
L Manoumlverpanel foumlr neddrivning och uppdragning samt foumlr domkrafter
M Hydraulaggregat foumlr G och domkrafterna
125
A Single axle trailer for towing after a tractor or jeep All equipment for el-penetration test is mounted on the trailer and penetration can be made up to a pressure force of 4 tons without any anchoring
B Tractor or jeep
C Adjustable chain which links the trailer and tractor to a fixed system of non-bending when operating with the penetrometer (The chain must be disconnected during transport)
D Hydraulic jack to stress the chain C
E Two hydraulic jacks to fix the trailer in a horizontal position
F El-penetrometer ltluring operation
G Push- and pull devices for continuous driving of penetrometer
H Place for sounding rods
I Self-recording instrument
K Cable from probe to instrument
L Operating panel for push- and pull devices and for hydraulic jacks
M Hydraulic unit for G and the jacks
impulses through a wire conductecl within the drill rod to a specially designed
recorder which on a diagram paper can register pressures between O 025 -
1000 kpcm2
Borros is also developing a special instrument called GEODATAshy
PLOTTER which besides what is related above can transfer all necessary data
from a field work to a 8-holes tape perforator in the field or via MODEMshy
equipment connected to the telephone net can transfer field work data directly
to a data central This latter equipment can even be used for recording when
performing penetration tests with other types of equipment existing in the
Nordic countries
127
NILCONS NYA GEOTEKNISKA FAumlLTUTRUSTNING Teknologie licentiat Sven Nilsson Nilcon AB
Maringlsaumlttningen foumlr utvecklingen av Nilcons nya geotekniska borrutrustning har
varit att denna ensam skall kunna klara huvuddelen av erforderliga faumlltarbeten
paring ett vetenskapligt riktigt effektivt och ekonomiskt saumltt Utrustningen har
byggts upp kring en trycksonderingsmetod som gjort det moumljligt att aumlven utshy
foumlra exempelvis provtagning vingborrning roumlrdrivning haringl tagning och rotashy
tionsborrning
En icke ovaumlsentlig del av utvecklingsarbetet har varit att framtaga ett laumlmpligt
fordon utformat foumlr sitt speciella geotekniska aumlndamaringl Daumlrigenom har man
kunnat inte endast rationalisera faumlltarbetet utan aumlven skapa baumlttre foumlrutsaumlttshy
ningar foumlr noggrannare tillfoumlrlitligare och effektivare provningar Utveckshy
lingsarbetet har skett i samarbete med ingenj oumlrsfirman Jacobson amp Widmark
Borrfordon
Fordonet har gjorts handdrivet foumlr att erharinglla maximal framkomlighet Denna
vagn eller raumlttare sagt handdrivna arbetsplattform aumlr foumlrsedd med tre
hydrauliska stoumldben med vilka plattformen snabbt kan instaumlllas horisontellt
oumlver borrharinglet (fig 1) Paring plattformen finns foumlrutom borrutrustningen allt
erforderligt borrmaterial samt hj 1ilpmedel saringsom el varmvatten arbetsbaumlnk
diskho m m I oumlvrigt gaumlller foumllj ande data foumlr bandvagnen
Bredd ca 20 m
Laumlngd ca 35 m
Vikt ca 3500 kg
Markfrigaringng 035 m
Hastighet 0 - 10 kmh
Vaumlndradie ca 1 m
Marktryck ca O 15 kpem 2
Vagnen aumlr foumlrsedd med dragkrok och har en dragkraft paring ca 4 ton
128
Fig 1 Banddrivet fordon med plattform foumlr borrutrustning
Tracked vehicle with working platform and boring equipment
129
Trycksonderingsutrustning
Den nya trycksonderingsutrustningen aumlr en vidareutveckling av Nilcons tidigare
trycksond med kontinuerlig registcering Utvecklingen bestaringr i huvudsak i att
maumlt- och registreringsmetoden foumlrfinats samt att kapaciteten oumlkats Dessutom
har sondutrustningen saringsom tidigare naumlmnts utformats saring att man paring ett
effektivt saumltt kan utfoumlra andra vanliga faumlltarbeten
Maumltning av spetsmotstaringndet
Foumlr maumltning av spetsmotstaringndet har vi valt samma metod som vid SGIs autoshy
matsond (trycksond) dvs staringngen vrids ner i marken i en bestaumlmd stigning
Daumlrvid maumlts baringde den totala vertikala neddrivningskraften och den horisontella
komposanten av mantelfriktionen (fig 2) I instrumentet har inbyggts en autoshy
matik som automatiskt subtraherar mantelfriktionen fraringn den totala neddrivshy
ningskraften varvid spetsmotstaringndet direkt registreras Till skillnad fraringn SGIs
automatsond har stigningen paring mar1telns skruvroumlrelse gjorts mycket mindre
naumlrmare bestaumlmt 197deg foumlr s6 335 mm borrstaringng Foumlrdelen med ~etta aumlr att
man minskar mantelfriktionens vertikala komposant och oumlkar den horisontella
Daumlrigenom blir den vertikala mantelfriktionens komposant i foumlrharingllande till den
totala neddrivningskraften mindre Paring detta saumltt erharinglls en avsevaumlrt baumlttre maumltshy
noggrannhet Det medfoumlr ocksaring att en stoumlrre del av neddrivningskraften garingr till
spetsen
Foumlr att detta maumltsystem skall fungera maringste man ha en noggrant fixerad skruvshy
roumlrelse Detta har kunnat erharingllas genom att den vertikala matningen sker
medelst 2 kulskruvar som mekaniskt har kopplats ihop med rotationen Matshy
ningen med kulskruvar har ocksaring valts foumlr att erharinglla en jaumlmn och deformashy
tionsstyrd neddrivning Foumlr automatsonden gaumlller i oumlvrigt foumlljande data
Maximal upp- och neddrivningskraft
Drivhastighft
Maximalt vridmoment
Rotationshastighet
Genomgaringngen i vaumlxellaringdan
14 ton
O - 6 mmin
75 kpm
0 - 200 rmin
s6 105 mm
Rotationsdelen kan kompletteras saring att ett maximalt vridmoment av 175 kpm och
en rotationshastighet av upp till 8 00 r min erharinglls
130
s
Fig 2 Principfigur Sondstaringngen drivs ner i en laringst skruvshyroumlrelse med en bestaumlmd stigning av 19 7deg Den horisontella komponenten FH och den vertikala S + Fv maumlts Paring instrumentet registreras automashytiskt spetsmotstaringndet S Mantelfriktionen FH kan ocksaring maumltas
Principle diagram The boring rod is driven down in a locked screw motion with a rise of 19 7deg The horizontal component FH and the vertical S + Fv will be measured On the instrument the point reshysistance S is automatically recorded The skin fricshytion component F H can also be measured
131
Saringsom standard anvaumlnds en haringlad borrstaringng med ytterdiametern i 33 5 och
innerdiametern i 15 mm Andra staringngdimensioner kan anvaumlndas varvid endast
en mindre omstaumlllning av instrumentet behoumlver utfoumlras
Maumltsystemet aumlr mekaniskt med en rak fjaumlder som kraftgivare Instrumentet
registrerar upp till 3 000 kp vertikalkraft och 75 kpm (alt 175 kpm) vridmoshy
ment Registreringsbredden paring papperet aumlr 100 mm och olika kaumlnslighet kan
instaumlllas fraringn 500 kp till 3 000 kp foumlr fullt utslag
Denna borrutrustning kan anvaumlndai foumlr ett flertal andra faumlltarbeten saringsom
1 Vingborrning Utrustningen kan direkt anvaumlndas foumlr vingborrning varvid
registrering kan ske med trycksondinstrumentet Man erharingller daring en ortoshy
gonal registrering Vridmomentkapaciteten aumlr 75 kpm (alt 175 kpm) vilket
aumlr mycket houmlgre aumln foumlr Nilcons tidigare manuella vingborr vars vridmoshy
mentkapacitet aumlr 12 kpm
2 Provtagning med St I Genom att anvaumlnda haringlade staumlnger kan den vanliga
provtagaren St I anvaumlndas endast med komplettering med ett mellanstycke
3 Skruvprovtagning och haringltagni~ med skruv upp till 300 mm diameter
Oumlnskad skruvstigning kan instaumlllas hydrauliskt
4 Upp- och neddrivning av olika borrstaumlnger upp till 100 mm diameter
5 Rotationsborrning Rotations- och drivhastighet kan instaumlllas var foumlr sig
och mycket noggrant Kulskruvmatningen medfoumlr en mycket jaumlmn nedmatshy
ning som aumlr oumlnskvaumlrd vid exempelvis diamantborrning
6 Hydraulisk bergborrning Utrustningen aumlr foumlrsedd med tvaring separata hydshy
rauliska pumpar som moumljliggoumlr direkt anslutning till en hydraulisk slagshy
maskin
Trycksondspetsens utformning
Eftersom sondering sker i okaumlnda och mycket varierande jordlager och under
varierande foumlrharingllanden aumlr det naturligt att det uppstaringr problem att ta fram en
utrustning och i varingrt fall en laumlmplig spets som kan taumlcka in huvuddelen av
erforderlig sondering i enlighet med den inledningsvis naumlmnda maringlsaumlttningen
132
I detta syfte har naringgra olika utfoumlranden paring spetsar provats Det enklaste utfoumlran -det (fig 3) aumlr en 10 cm2 spets med 60deg kon i enlighet med ASTMs foumlrslag till standard Spetsen kan antingen rotera med staringngen eller frikopplas fraringn rotation Ovanfoumlr spetsen har borrstaringngen foumlrsetts med en 250 cm2 mantel som vid nedshydrivning foumlljer med borrstaringngens roumlrelse men som kan frigoumlras foumlr maumltning av den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen Denna maumltning sker intermittent vid oumlnskat tillfaumllle
Ett av problemen med trycksondering i loumlsa och sensitiva leror aumlr att saringvaumll spetsmotstaringnd som mantelfriktion blir mycket smaring Vid exempelvis en skjuvshyharingllfasthet paring 1 - 2 Mpm
2 blir det totala spetsmotstaringndet omkring 10 - 20 kp
Detta aumlr vaumll litet om en tillraumlcklig noggrannhet skall kunna erharingllas foumlr anvaumlndshyning av spetsmotstaringndets vaumlrde vid utvaumlrdering av lerornas skjuvharingllfasthet Daumlrfoumlr har vi ocksaring arbetat med en stoumlrre spets paring 50 cm2 se fig 4 En saring stor spets minskar dock kraftigt sonderingsutrustningens moumljlighet att traumlnga igenom haringrdare lager Vi har daumlrfoumlr provat en spetskonstruktion daumlr den stora 50 cm2 spetsen kan frikopplas vid de haringrdare lagren varefter borrningen kan fortsaumlttas med 10 cm2 spetsen
En annan svaringrighet med trycksonderingen aumlr att man foumlr att kunna trycka igenom de haringrdaste lagren behoumlver en mycket houmlg tryckkraft paring upp till ca 1000 kpcm
2
Huvuddelen av de haringrda lagren synes man dock kunna trycka igenom redan vid ca 300 kpcm2 Detta motsvarar den kapacitet som utrustningen har utan att borrvagnen behoumlver foumlrankras Foumlr lager med ett stoumlrre spetsmotstaringnd aumln 300 kpcm2 aumlr man i foumlrsta hand intresserad av lagrets tjocklek och kanske inte saring mycket av spetsmotstaringndets exakta storlek Foumlr att i saringdana lager kunna fortsaumltta borrningen naumlr trycksondens maximala kapacitet uppnarings kan man oumlvershygaring till rotationsborrning Foumlr detta aumlndamaringl har anvaumlnts en fast spets som aumlr foumlrsedd med tre haringrdmetallkammar anbringade runt spetsen i samma stigning som skruvroumlrelsen vid trycksondering (fig 5) Naumlr den erforderliga drivkraften blir houmlgre aumln ca 3000 kp kan borrningen fortsaumltta genom att rotationshastigheten oumlkas i foumlrharingllande till neddrivningen Daumlrvid kommer kammarna att ge spetsen en god borreffekt och de haringrda lagren kan penetreras Under denna rotationsshyborrning registreras spetsmotstaringndet och sjunkningen som kan vara av vaumlrde vid utvaumlrdering av jordlagrens egenskaper Aumlven den lokala mantelfriktionen ovanfoumlr spetsen kan maumltas Efter genomgaringngen av de haringrda lagren kan man direkt aringtergaring till ren trycksondering Vi tror att denna spetsutformning i kom-
Fig 3
133
A = 250an2
Standardspets Spetsarea 10 cm2bull Ovanfoumlr spetsen
foumlrsedd med friktionsmantel med 250 cm2 area Mantelfriktionen kan maumltas intermittent
Standard point Point area 10 cm2
bull Friction sleeve above the point of 250 cm2 The skin friction can be intermittently measured
134
I I
I I
I I
I I middotllt-t1
Y I I I
A= 50cm2
Fig 4 I mycket loumlsa lager anvaumlnds en stoumlrre spets med 50 cm2
area Naumlr haringrdare lager narings frikopplas den stoumlrre spetshysen och borrningen kan fullfoumllj as med den mindre spetsen (10 cm2)
2 In very loose layers a larger point of 50 cm can be used When reaching harder layers this point can be disengaged and the boring can be continued with a 10 cm2 point
135
SNITT A-A
Fig 5 Foumlr att oumlka nedtraumlngningsfoumlrmaringgan har spetsen foumlrsetts med haringrdmetallkammar placerade med samma stigning som skruvroumlrelsen I haringrda lager kan rotationsborrning tillgripas varvid kammarna ger god borreffekt
For increasing the penetration capability the point has been equipped with hard metal ridges located in the screw motion direction In hard layers one can change over to rotation boring The ridges then provide a good boring effect
136
bination med en frikopplingsbar 50 cm2 spets aumlr en mycket god loumlsning Daumlrshymed kan man taumlcka in ett mycket brett register fraringn de loumlsaste leror till de haringrdaste jordlager utan att i naringgon stoumlrre utstraumlckning goumlra avkall paring de vetenshyskapliga oumlnskemaringlen eller fraringn den foumlreslagna ASTM-standarden Den enda skillnad som erharinglls med en fast spets med kammar aumlr att huvuddelen av manshytelfriktionen runt spetsen ej kommer med i spetsmotstaringndet Man faringr daumlrigenom ett mer renodlat spetsmotstaringnd vilket maringhaumlnda kan vara av stort vaumlrde
Summary
The equipment consists of a tracked vehicle (working platform) on which an automatic prober is mounted (Fig 1) Vehicle as well as the boring equipment are hydraulically driven
The vehicle is constructed for driving in very difficult terrain while carrying necessary equipment The vehicle weights 3500 kg with a ground-pressure of 015 kpcm2 Width = 2 m length = 35 m
The automatic prober can perform the following
Penetrometer tests Mechanical measuring and continuous recording of point resistance and skin friction above the point The boring rod is rotated downshywards with a screwing motion and the instrument records the point resistance (Figs 2 - 5) The method is adapted to the proposed ASTM standard Point resistance up to 3000 kp can be measured at various scale readings
Vane testing Recording of undisturbed shear strength and sensitivity Torque capacity 75 kpm alt 175 kpm
Sampling Piston sampling with for instance St I Auger sampling with max diameter 300 mm
Rotating probing Diamond bo ring
Max driving force 14 ton
Max torque 75 kpm alt 175 kpm
Max rotation speed 200 rm alt 800 rm
137
GEOTECHS AKUSTISKA PENETROMETER
Civilingenjoumlr Per Jonell Geotech AB
Foumlr att foumlrenkla utfoumlrandet av trycksondering har en ny typ av trycksond-maumltshy
spets konstruerats Trycksonden maumlter spetskraften och friktionen kontinuershy
ligt Spetsens area aumlr 10 cm2 och friktionshylsans yta 200 cm2 Friktionshylshy
san aumlr placerad omedelbart ovanfoumlr maumltspetsen som har en konvinkel paring 60deg
De uppmaumltta krafterna fraringn spets och friktionshylsa saumlnds upp till markytan
som akustiska signaler i staringlstaumlngerna Foumlr sjaumllva kraftmaumltningen anvaumlnds
maumltare av typ svaumlngande straumlng Inga elektriska kablar ned till maumltsonden
behoumlvs Detta foumlrenklar i houmlg grad faumlltarbetet och goumlr trycksonderingen mycket
snabbare aumln vid de elektriska trycksonder daumlr man aumlr tvungen att trauml kablar
genom roumlr
Maumltsonden har en diameter av 35 5 mm och en laumlngd av 1 200 mm (Se fig 1)
Den laddas med 5 smaring transistorbatterier Dessa raumlcker foumlr ungefaumlr 10 timmars
arbete
Maumltsonden trycks ned i marken medelst paringskruvade staringlstaumlnger exempelvis med
diameter 25 mm Om man saring oumlnskar kan groumlvre staumlnger anvaumlndas De akusshy
tiska signalerna fraringn maumltsonden aumlr saring kraftiga att man i det nuvarande utfoumlrandet
utan svaringrighet kan trycksondera ned till 50 m djup
Maumltutrustningen har 4 maumltomraringden foumlr spetskraft 0 - 2000 kp 0 - 1000 kp
0 - 500 kp 0 - 250 kp
I sitt nuvarande utfoumlrande kan trycksonden utfoumlras foumlr en max spetskraft av
5 ton Vid friktionsmaumltningen har man 4 maumltomraringden till foumlrfogande 0 - 400 kp
0 - 200 kp 0 - 100 kp 0 - 50 kp
Friktionsarean aumlr som foumlrut naumlmnts 200 cm2
E E
0
sect 0 u
138
Sondstaringng ltJ 25mm
Ljudsaumlndare
Batterirum 5st batterier ltJ 25mm laumlngd 49mm
Elektronik
Kraftmaumltare
Friktionshylsa 200cm2 yta
Spets med vinkel 60deg
_ ~ 355 mm
Fig 1 Maumltsond
Measure probe
E
0
2
3
4
a 5
0 6
7
8
9
10
- gt r l
-(_
0 2 4 6 8 10
Spetskraft MPa
139
i
V
(
- -r-~ -
0 2 3 4 5
Friktion N cm2
Fig 2 Diagram uppritade av 2-kanalskrivare
Diagrams drawn by a 2-canal recorder
Fig 3 Borrutrustning monterad paringen handvagn
The boring equipment mounted on a tracked vehicle
140
De akustiska maumltsignalerna fraringn trycksonden spetskraft och friktion uppfaringngas
vid markytan av en mikrofon och leds via en elektronikenhet till en 2-kanalig
skrivare daumlr spetskraft och friktion registreras Skrivarens pappersframmatshy
ning styrs av sondens nedtryckning saring att tvaring kontinuerliga kurvor i avseende
paring djupet erharinglls Vanligen motsvarar 10 mm pappersframmatning en nedtryckshy
ning av 1 m Skrivaren aumlr saring utformad att den automatiskt registrerar vilket
maumltomraringde som anvaumlnds foumlr spetskraft- resp friktionsmaumltning
Utrustningen kan anvaumlndas i samband med olika typer av nedtryckningsanordshy
ningar Den aumlr saring enkel att skoumlta att den kan anvaumlndas kommersiellt vid tryckshy
sonderingar
Vid en saringdan sondering gjordes vid ett tillfaumllle 130 haringl med djup av 3 - 12 m
under en tid av 4 dagar
Fig 2 visar naringgra kurvor i naturlig skala uppritade av utrustningens 2-kanalshy
skrivare
I fig 3 visas utrustningen monterad paring en bandvagn typ Geotech
DISKUSSIONER
143
FELTKOMPRESSOMETER OG TRYKKSONDERING FOR BESTEMMELSE AV STYRKEPARAMETRE
N Janbu amp K Senneset Univ i Trondheim NTH (foumlrberett diskussionsinlaumlgg av K Senneset)
Innledning
Ved varingrt institutt er det i de siste 5-6 aringr utviklet og pri6vd et utstyr for in situ
maringling av jordarters setningsegenskaper feltkompressometeret Dette er i
prinsippet en belastningsplate som gir forholdet last-setning og tid-setning for
hvert lasttrinn
Kompressometeret kan ogsaring anvendes til aring fremskaffe brudd i jordarten det
plasseres i Dersom man samtidigt kan utvikle gode teoretiske li6sninger for
bruddproblemet saring kan disse li6sninger brukes til aring bestemme styrkeparashy
metrene Feltkompressometret videreutvikles hos oss med dette for i6ye
Fra skruplate til trykksonderingsspiss er det et relativt lite sprang i dimensjon
Fordelene ved trykksondering i denne sammenheng er mindre kraftbehov ved
bruddbelastning og en enklere nedf~ring
Den vesentligste forskjell er at skruplaten blir trinnvis belastet opp mot brudd
mens man ved trykksondering utvikler brudd ved kontinuerlig nedpressing med
en valgt hastighet
Den statiske situasjon er derfor enklere aring kontrollere ved skruplaten men dershy
som man innbygger statiske pri6vebelastninger ved trykksonderingen kan man
muligens oppnaring det samme
Teoretisk bakgrunn
Fig l vi ser i prinsipp grunnlaget for den teoretiske behandling av problemet
9sf
144
T
c 9o=----
9 I
ltP
r 1111 Po
ltI- 0 I o -tgtl I
Fig 1 Prinsippskisser
Key sketches
9sf -------~------gt-
Cj s f
9sf==Nqfmiddot Po+ (Nqf-1) middot90
9s fo == ( Nqf - l ) middot 9o
9 t bull bull~ ~ I C I== s 0 I 8 y ()
N9f- l
hvor tgltP finnes av Fig3
P01
naringr N 0 f er bestemt I
Fig 2 Lisning av styrkeparametre ut fra bruddbelastningsdiagram
Determination of strength parametres c and tan tp from point resistance q f versus effective overburden p
S 0
(J
145
Skissen til venstre i figuren viser en spiss belastet til bruddspenning qsf i et nivaring med effektivt overlagringstrykk p 1
bull I spenningsdiagrammet til hfl)yre er 0
disse verdier avmerket
Av diagrammet kan en ut fra likedannede trekanter utlede ffl)lgende relasjon
(1)
der Nqf = brereevnef aktor ved brudd
Fig 2 viser hvordan forsfl)ksresultatene fremstilles Spissmotstanden (bruddshybelastningen) avbildes i forhold til effektivt overlagringstrykk
I homogene avsetninger vil en kunne finne et tilnrermet rettlinjet forhold gjennom hele profilet Er det lagdeling vil en ofte finne karakteristiske helninger paring linjene for de forskjellige lag Disse betraktes ff6lgelig separat for aring finne de tilhirende styrkeparametre Fig 2 vi ser at helningen paring linjen definerer brereevnefaktor
N f Ut fra avskjreringen q f langs horisontalaksen kan man bestemme c som q S 0 vist i figuren
Den teoretiske sammenhengen mellom Nqf og tg lj)1 er vist i fig 3 som er
resultatet av den senere tids studier av hvordan jorden under spissen plastifishyseres ved lise og faste friksj onsmasser I denne fremstilling inngaringr Prandtls lisning som den heltrulme linje
Med henvisning til fig 2 og fig 3 faringes filgende prosedyre ved bestemmelse av styrkeparametrene
(a) Ta ut Nqf Av diagram fig ~l finnes tg lj) 1bull Forelfl)big benyttes Prandtl
for midlere lagring
(b) Avles eventuell nullskjrering q f S 0
Beregn tilhf6rende c av formelen
qSfo bull tg4) I
Nqf - 1 c = (2)
I et friksjonsmateriale som sand vil en vanligvis si at kohesjonsleddet er lik null Isaringfall finnes bruddbelastningen av ffl)lgende enkle relasj on
q f = N f middot p dvs q c O S q O 0
146
500
1 00 ==~_-_middot+middotI-_--++--middot=__
50
0 20
- -2
lt1gt C gt lt1gt lt1gt __
8 (0
i
2+--~-+---+----j qst +qo =Nqt(Po +qo)
i qo = l~p
Fast lagring
Prandtl3=0
Loumls lagring
1-+---+-----+-+----+-~~---~~ 0 02 04 06 08 10
Friksjon tgf-
Fig 3 Nqf - tgfgt
Bearing capacity factor N f versus friction tan tp q
147
Ikke desto mindre opptrer det ofte en tilsynelatende kohesjon ogsaring i det en er
vant til aring betrakte som kohesjonslise materialer I slike tilfeller betraktes
c = 11oppf11gtrselsparameter (tilsynelatende kohesjon)
I fig 4 er det vist noen eksempler fra civ ing dr Eresunds forsf6k ved
Chalmers tekniska higskola Giigtteborg (1972) hvorav det fremgaringr at selv i
sandig grus har en tilsynelatende kohesjon c gt O
Eksempler
Det henvises til fig 4 Venstre diagram viser Eresunds trykksonderingsshy
resultater Det kan med god tilnrermelse legges en rett linje gjennom de avshy
satte punkter baringde for fuktig og mettet grus
Den hiyre del av fig 4 viser belastningsfors)k i samme grus med dynamisk
og statisk forbelastning og et forsik uten forbelastning
Ved aring filge prosedyren gitt i forrige avsnitt faringr en fs6lgende styrkeparametre
A _ Trykksonderh1g_
(a) Nqf = 45
tgl) 1 = o 77 tp = 37 6deg (Prandtl)
2 (b) qsfo = 1 MNm
c = 17 5 kNm2
BO_ Belastning3fors)k 1 t~s belastning
(a) Nqf = 35
tg lj) = 0 77 (midt i ls6st omraringde)
(gt1 = 37 6deg
2 (b) q f = 26 MNm so 2
c = 59 kNm
0
0 I
50 I
~ 100 I I 0
Q_
_ ~
f 150 V
0) C 0)
0 copy gt
O 200
o) b)
9sf MNm2
9sf MNm 2
5 10 0 5 10 15
I I tgt- 0 I
j V Dynom isk forbelostel
_ Statisk forbelastct fJ I I 50 I
o I ~micro i 100 ~ I I -
0 (l_ ~ ~
c 150 c=o _A V
0) C I- teomiddotet isk 0) 0 I- I copy gt
0 200 0 Fuktig grus 0 6 tJ Fuktig grus
e M2ttet grus bull t li Mettel grus
Fig 4 To eksempler fra Eresund (1972) (a) Trykksondering (b) Belastningsfors9gtk
Two examples from Eresund (1972) (a) Penetration tests (b) Plate loading tests
I- i 00
149
Bl_ Belastningsforsilk statisk forbelastn~ng_
(a) N = 60 qf tg f) 1 = 083
I 7
o fgt = 39
2 (b) q f = 23 MNm so 2 c = 32 kNm
(Prandtl)
B2 _ Belastni~sforsilkz_dynamisk forbelastni~
(a) Nqf = 52
tg l) 1 = 080 I 38 6deg -igt =
(b) q f = 5 MNm2
so 2 c = 78 5 kNm
Sluttkommentar
(Prandtl)
Varingrt institutt vil fortsette denne forskningen som er innledet Vi vil utvikle
varingrt kompressometer med tanke paring aring verifisere sammenhengen mellom brereevne
(brudd) og styrkeparametre Vi er ogsaring sterkt interessert i aring undersike trykkshy
sonderingsresultater med tanke paring aring finne den samme relasjon
Summary
This short paper discusses the possibilities of obtaining shear strength parashy
meters from in situ measurements by field compressometers and penetration
instruments An important part of the investigations ahead of us will be centred
around
(1) improved interpretation procedures
(2) better field testing technique and
(3) revised instrumentation to correspond as closely as possible to the basic concepts of the interpretation theory
150
Litteratur
ERESUND S 1972 Saumlttningar hos cirkulaumlra stela fundament paring friktionsjord
Inverkan av dynamisk foumlrbelastning Doktorsavh CTH Goumlteborg
JANBU N 1972 NGM-72 Kriterier for valg av analytiske redskaper i anshy
vendt geoteknikk
151
oumlvriga diskussionsinlaumlgg
Erik Sandegren
Jag aumlr helt oumlverens med Hans bo om att trycksondering kan bli en metod som
raumltt utvecklad och marknadsfoumlrd kan ge mer omfattande och noggrannare inforshy
mation aumln nu anvaumlnda metoder Vad jag anmaumlrker paring aumlr att man nu paring en del haringll
anvaumlnder trycksonden paring ett saringdant saumltt att det skadar metoden I dagens laumlge aumlr
den icke 4rnlibrerad paring ett saringdant saumltt att den kan anvaumlndas som en universalshy
metod och faring har foumlrmaringgan att tolka resultaten tillfredsstaumlllande ofta daumlrfoumlr
att faumlltarbetet varit undermaringligt I dag aumlr den ett utmaumlrkt alternativ endast och
om en fullt kunnig faumlltgeotekniker anvaumlnder den och den geotekniske konsulten
har stor vana vid tolkning av resultaten
Det aumlr vidare enligt min mening inte fair play att vid en jaumlmfoumlrelse mellan
olika metoder framharinglla att viktsondering icke garingr att utfoumlra om man foumlrst
maringste traumlnga igenom ett maumlktigare fast lager Det visar bara att foumlredragsshy
haringllaren ehuru specialist paring trycksond icke aumlr medveten om vad en vildsond
i praktiken raumltt skoumltt kan aringstadkomma Det aumlr helt enkelt saring att baringda dessa
metoder maringste skoumltas med stor omsorg paring raumltt saumltt
Fig 5 visar ett exempel paring en vaumll utfoumlrd vildsondering som helt vederlaumlgger
Hansbos uppgift Det aumlr aumlven anmaumlrkningsvaumlrt hur bra en enkel sticksondering
kan ge vaumlrdefulla uppgifter I dagens laumlge foumlrutsaumltts att enaumlr man i allmaumlnhet
foumlr naumlrvarande har baumlttre kaumlnnedom om utvaumlrdering av viktsonderingsresultat
trycksonderingen 4ltalibreras 11 genom ett raumltt avvaumlgt antal viktsonderingar
Detta hade icke varit noumldvaumlndigt om trycksonden marknadsfoumlrts paring ett konsushy
mentvaumlnligt saumltt fraringn boumlrjan och paring ett noumljaktigt saumltt kalibrerats Om trycksonshy
den faringr utvecklas paring raumltt saumltt kommer det icke heller att varken bli noumldvaumlndigt
eller vara riktigt i framtiden
Sven Hansbo
Det aumlr i princip fel att kalibrera trycksondering med viktsondering som ju aumlr
en saumlmre metod
Erik Sandegren
Det aumlr inte fraringgan om kalibrering i egentlig bemaumlrkelse utan en jaumlmfoumlrelse med
en metod som man har personlig erfarenhet av
~deg
~-
J0o fO
t
) Vi
O 31)20 10
hv2ocm (4-91middot71
35+4-34
lU I I I
~ lt ~ ~1 ~ I ~ ~ ~ 0
) Sti
s
s
M2ri __ s
~ s f97 s
mr
iJ5o
tr mf
300 ll3 middot71
Ptanritnmg G 160 8 68
-------
I
I I
~ ___L_ -- middot-- ---middot
~1 10
35bull44-3
I
I I
il ~1
0
l ~ ~
_J ~
Fxl(mJ49J1 H50 ring Sten- bull bull UMlou
~1i ~ BandetNynashomnAng~Qisstn-AvSJO I( Torsteinsrud lfAI( h7dsystem 1900 SJ Stracka Tun9~sto Aringtvsjii Godhnd Q ~
Banlangdmatning fraringn NynOshomn ~- ou S~
Forklaring till beteckningar se
ritningar G ~ och H
Rsbk Jordbro Uslr foumlr Kovolrtrur 11 G 60 J 77 fT cen1tni Tvdrsefrtioner f[_S5bulltS4 -lj~Lt+J =------- ---middot--1____J__ I
Jorvaltrnltlge
BANAVDECN l GEOTEKNISKA KONTORET
Fig 5 Resultat fraringn vikt- och sticksondering
Results from weight sounding (Vi) and from simple sounding by manual pressing (Sti)
I- cn N)
153
Bengt Broms
Friktionsmantelns placering beror paring maringlsaumlttningen foumlr dess anvaumlndning Vid
placering naumlra spetsen erharinglls i foumlrsta hand indikation paring jordart och jordlagershy
foumlljder Vid placering paring stoumlrre avstaringnd fraringn spetsen blir den uppmaumltta mantelshy
friktionen mer representativ foumlr mantelfriktionen mellan tex jord och paringle
(friktionsparingle)
Bernt J akobson
Vid trycksondering utbildas enligt min uppfattning inga egentliga glidytor runt
spetsen utan jorden pressas undan I loumlst lagrad jord komprimeras jorden
under spetsen vilket torde medfoumlra ett laumlgre sidotryck naumlrmast ovanfoumlr spetshy
sen Motsatsen gaumlller vid fast lagrad jord Det aumlr sannolikt att man kan faring
information om jordens paclmingsgrad genom foumlrsoumlk med dubbla friktionsmantshy
lar den ena placerad naumlra spetsen och den andra paring laumlngre avstaringnd daumlrifraringn
Saringdana foumlrsoumlk borde utfoumlras i forskningssyfte
Som ordfoumlrande i symbol- och beteckningskommitten vaumldjar jag om synpunkter
paring saumlttet att redovisa trycksonderingsresultaten
154
STANDARD FOumlR TRYCKSONDERING
Ulf Bergdahl Orrj e amp Co - Scandiaconsult (foumlrberett diskussionsinlaumlgg)
Under en foumlljd av aringr har sonderingskommitten arbetat med standardisering av
vikt- och hejarsonderingsmetoderna och nu naringtt fram till en standard foumlr saringvaumll
utrustning som utfoumlrande som i moumljlig maringn ger reproducerbara resultat dvs
ger resultat som aumlr naumlra oberoende av vem som utfoumlr undersoumlkningen och med
vems utrustning den goumlrs Trots detta maringste man dock raumlkna med vissa variashy
tioner i sonderingsmotstaringndet som beror av tex foumlrborrningsdjup och vattenshy
foumlrharingllandena i jorden Speciellt i siltiga jordar kan saringdana variationer bli av
betydelse vid val av grundlaumlggningsmetod
Vid standardiseringsarbetet foumlr vikt- och hejarsondering har man gjort den ershy
farenheten att en maumlngd icke paring foumlrhand foumlrutsedda faktorer kan faring stor invershy
kan paring resultaten jfr tex rotationen av sondstaringngen vid hejarsondering Man
kan daring fraringga sig om motsvarande svaringrigheter kommer att uppstaring vid standardishy
seringsarbetet foumlr trycksonden som nu paringboumlrjats
Till skillnad fraringn viktsonden har man foumlr trycksonden moumljlighet att haumlmta en del erfarenheter fraringn utlandet daumlr det dock foumlrekommer flera olika system foumlr tryckshy
sondering med eller utan maumltning av lokal mantelfriktion vid spetsen
De faktorer som kan foumlrvaumlntas ha betydelse foumlr sonderingsresultaten vid tryckshy
sondering aumlr
foumlr spetsen tvaumlrsnittsarea tvaumlrsnittsform spetsvinkel mantellaumlngd utformshy
ning av spetsens avslutning upparingt och spets ytans raringhet
foumlr friktionsmanteln placering laumlngd diameter och raringhet
foumlr staumlngerna diameter rakhet
foumlr utfoumlrandet nedpressningshastighet eventuella avbrott i sonderingen fraringgan
155
om kontinuerlig eller diskontinuerlig drivning rotation av sonden samt metoden
foumlr nedpressning (hydraulisk pressning eller mekanisk skruvmatning)
Foumlr att i viss maringn belysa behovet av en standardisering aumlven paring trycksonderingsshy
omraringdet visas i fig 6 en jaumlmfoumlrelse mellan resultat erharingllna med den vanligen
anvaumlnda Nilconutrustningen samt med Borros utrustning foumlr maumltning av enbart
spetsmotstaringnd Undersoumlkningen har utfoumlrts vid ett nytt bostadsomraringde i
Botkyrka-Alby soumlder om stockholm daumlr jorden bestaringr av varvig lera mjaumlla 0
och mo Jaumlmfoumlrelsen har presenterats foumlr sonderingskommitten av Ake Holgers-
son Kjessler amp Mannerstraringle AB
Foumlr att moumljliggoumlra en direkt jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden har i diagramshy
met fraringn Borros undersoumlkning inritats spetsmotstaringndet som maumltts med Nilcons
utrustning Man finner att spetsmotstaringndet maumltt med Nilconutrustningen naumlstan
genomgaringende aumlr laumlgre aumln det som maumltts med Borros utrustning trots att baringda
spetsarna har 10 cm2 tvaumlrsnittsarea En orsak till skillnaderna kan vara att
man paring Nilconutrustningen har stoumlrre skillnad mellan spetsens tvaumlrmaringtt och
sondstaringngens tvaumlrmaringtt aumln paring Borros utrustning Detta medfoumlr att jorden naumlrshy
mast framfoumlr spetsen laumlttare kan pressas foumlrbi spetsen och spetsmotstaringndet
daumlrigenom blir laumlgre
De observerade skillnaderna spelar normalt inte saring stor roll naumlr man goumlr sonshy
deringar foumlr att bestaumlmma jordens lagerfoumlljd och relativa fasthet Baringda diagramshy
men aumlr ju ur denna synpunkt likvaumlrdiga Emellertid kommer trycksondering att
faring allt stoumlrre betydelse foumlr utvaumlrdering av jordens haringllfasthets- och kompressionsshy
egenskaper varfoumlr man blir beroende inte bara av relativa vaumlrden utan ocksaring av
spetsmotstaringnd och mantelfriktion i absoluta tal Till foumlljd haumlrav aumlr det noumldvaumlndigt
att vi arbetar foumlr en standardisering av trycksonderingen och haumlrvid beaktar de
nordiska och europeiska straumlvanden som paringgaringr i samma riktning
E Il J - 0
0
V I KTSONDERING PROVTAGNING
~ ~11~Pc mi(l ~mj)l(])
fi kPa (oreducerod) 0 10 20 _3) 40
54
~
TRYCKSONDERING ENLIGT SYSTEM NILCON
TRYCKSONDERI N G ENLIGT SYSTEM BORROS OCH SPETSMOTSTAringND ENLIGT SYSTEM NILCON
5 gt--------~t
mlM
~~~ I I I I I MANTELFRIKTION I t==L I I I I I 17 M(l)
I l
v l mjMf VlJj ML ~tiMi u mr1 ~(~[)
j) M
0
5
10f--------lt = I I I I I 10
40 20 hv sek 20cm
020406080 St
0 2 5 6 MPa
1 2 3 4 5 6 1 MFb T0TALM0TSTAringN0 PER YTENHET AV SPETS
15 __ _____________________________________________________ _ 15
Fig 6 Jaumlmfoumlrelse mellan spetsmotstaringnden erharingllna enligt system Borros och Nilcon
Comparison between the point resistances obtained by the Borros and Nilcon systems respectively
1-1 cn 0)
157
Forts diskussioner
Torsten Kallstenius
Naumlr det gaumlller lokalisering av spets manteln har jag den uppfattningen att den
boumlr lokaliseras saring naumlra spetsen som moumljligt och foumllja spetsens roumlrelse De
makrogeotekniska spaumlnnings- och tryckfoumlrharingllandena intill spetsen blir under
alla foumlrharingllanden saring komplicerade att man maringste soumlka direkta korrelationer
mellan maumltta krafter och soumlkta geotekniska egenskaper Dessa korrelationer
kraumlver standardiserade redskap och foumlrfaringssaumltt och anpassning till olika
geologiska foumlrharingllanden
Som teoretisk ansats tycker jag att glidytekalkyler inte laumlmpar sig lika bra som
plasticitetsteori av den typ som anvaumlnds vid pressiometerfoumlrsoumlk Sjaumllv har
jag efter Nadai och Odenstad haft nytta av uttryck av formen
qs
1f
p R
0r
Tf
Gt Tf
Haumlr aumlr
p
R
r
=
=
=
=
43 [ f(St) ln ~ + 1] 3if
~ qs
4 f(St) ln r -Lf R
Gr 2 f(St) -
Lf
specifika spetsmotstimdet
jordens skjuvharingllfasthet vid spetsen
jordens E-modul
den plastiska zonens radie
spetsens radie
avstaringnd fraringn centrum
aumlr ett maringtt paring skjuvharingllfasthetens reduktion after peak och kan saumlttas till O 9
158
Bengt Broms
Man har erharingllit baumlttre korrelation mellan spetsmotstaringnd och deformation aumln
mellan spetsmotstaringnd och jordens inre friktionsvinkel vilket bekraumlftas av
undersoumlkningar utfoumlrda av Buisman
Erik Sandegren
En stoumlrre insats borde goumlras foumlr att foumlrbaumlttra tolkningsmetodiken Det boumlr finshy
nas utrymme foumlr detta i det paringgaringende utvecklingsarbetet saumlrskilt med tanke
paring de stora kostnader som laumlggs ned paring foumlrbaumlttringar av utrustningen
Bengt Broms
Baumlrighetsfaktorn N ~ 15 bygger paring utlaumlndska erfarenheter och gaumlller foumlr C
fu lt 50 kNm2 och laringgsensitiva leror Houmlg sensitivitet ger normalt laringga vaumlr-
den paring baumlrighetsfaktorn N bull Anledningen till att N vid trycksondering aumlr houmlgre C C
aumln vad som uppmaumltts foumlr paringlning (N = 8-10) aumlr troligen att neddrivningshastig-c
heten aumlr stoumlrre vid trycksondering (ger ca 10 oumlkning vid en tiofaldig oumlkning av
penetrationshastigheten) och att spetsmotstaringndet vid trycksondering inkluderar
viss mantelfriktion ovanfoumlr spetsen
Rune Dahlberg
Det boumlr poaumlngteras att enbart sondering saumlllan ger uppgift om jordens materialshy
egenskaper direkt haumlrfoumlr erfordras oftast kalibrering med naringgon mer raffinerad
metod tex med pressometer- eller skruvplattefoumlrsoumlk Eftersom ett pressashy
meterfoumlrsoumlk emellertid aumlr betydligt dyrare att utfoumlra aumln ett sonderingsfoumlrsoumlk
boumlr man anvaumlnda pressometern endast saring mycket att ett lokalt anvaumlndbart samshy
band erharinglls mellan t ex pressometermodul och spetsmotstaringnd vid trycksondeshy
ring saumlg 2 pressometerharingl per 10 st sonderingsharingl Haumlrigenom kan sonderingsshy
foumlrsoumlken ges i det naumlrmaste samma undersoumlkningsvaumlrde som pressometerfoumlrshy
soumlken
Jan Wennerstrand
I finkornigt friktionsmaterial torde man kunna erharinglla saring god korrelation mellan
trycksondens spetsmotstaringnd och jordens kompressionsmodul baumlrighetsfaktorer
samt paringlars spets- och mantelmotstaringnd att trycksondering med maumltspets i de
flesta fall helt kan ersaumltta de dyrare metoderna med pressometer- och skruvshy
plattefoumlrsoumlk
Fig 7
159
0 50 100 150 Kpcnf 0-tc=---t------t-------
0 w 0 Z15
a - 0
27
39
50
I I
I
57 I 2 5 -~iZZZZzmil-rn
Trycksondens och paringlens spetsmotstaringnd Den streckade linjen motsvarar N = 20 q A comparison between the point resistance of the static penetrometer and the pile The dotshyted line corresponds to N = 20 q
160
I
11 I
I 10 1-----i----+----+----+------+-----+----+-l-+middot---i----+--------i
~ 9 1------+-----+----+----1----+-----+----1-----+-----lt11--t---f f C=O75+O0053 -P 312
8 i-----t-----1----i----+----+--ilt_----l----f----+-----+------l
J 71-----+----t----+----+---+---l--+----1-----+-----+---f middot V~ 6 t-----+----t----+- ---1-----middot---+---+-----+----+------
5 t---+------+---1-v---i -l---+--1---J---+-----I
)~~ 41----t----t---+--+--+----t-----+----f----t-----+------l
i 0 )t )t
u 31-----+--------------+---+----+----1----t-----t-----1 i bull c~ o t bull ~ ~00deg4 1
2 ~o -0 l----+--+----_-------+---+-----+----1-----+-----+---f
~ 00 u- -I- 0 Il) -V-__ bull -0 C L a C
c L -0 0 0-1-----------__ __ ___ ___ _ __ __ ___ ___ __ __ ___ _ __ ~
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 )
Spetsmotst6nd P kg bull H3H1s15 -V-15ltH3H1lt30 03Qlt H3 H1
Fig 8 Sambandet mellan lerans odraumlnerade skjuvharingllf asthet bestaumlmd med vingborr och trycksondens spetsmotstaringnd
The correlation between the undrained shear strength of the clay determined by vane barer and the point resistance of the static penetrometer
161
Det specifika mantelmotstaringnd som maumlts med maumltmanteln kan ej anvaumlndas direkt
vid beraumlkning av paringlars mantelmotstaringnd annat aumln foumlr paringlar av staringlbalksprofiler
Mantelmotstaringndet varierar kraftigt med den slagna paringlens volym och mantelshy
motstaringndet foumlr en viss paringltyp och dimension kan lika gaumlrna korreleras med
trycksondens spetsmotstaringnd Mantelmaumltningen aumlr emellertid av vaumlrde foumlr att
kunna saumlrskilja olika jordarter Foumlr att underlaumltta tolkningen boumlr saringledes maumltshy
manteln placeras saring naumlra spetsen som moumljligt
De foumlrsoumlk med instrumenterade roumlrparinglar som utfoumlrts vid Albysjoumln av Paringlshy
kommissionens friktionsparinglgrupp visar god korrelation mellan paringlarnas spetsshy
baumlrfoumlrmaringga och trycksondens spetsmotstaringnd (se fig 7) Paringlarnas spetsbaumlrfoumlrshy
maringga aumlr haumlr drygt haumllften av trycksondens spetsmotstaringnd vilket ej staumlmmer med
de utlaumlndska erfarenheter som refererats av Broms haumlr tidigare I l~st lagrat
friktionsmaterial tex i och intill varingra rullstensaringsar vill jag rekommendera
att man vid dimensionering saumltter paringlens spetsbaumlrfoumlrmaringga till haumllften av uppmaumltt
trycksondmotstaringnd
Sven Nilsson
Olika trycksonderingsutrustningar ger olika resultat En korrelation mellan
spetsmotstaringnd enligt Nilcons trycksond och skjuvharingllfasthet enligt vingborr har
utfoumlrts och presenterats i VBBs publikation Geoteknik se fig 8
Bengt Broms
Det allt stoumlrre intresset foumlr trycksondering i Sverige staumlller ocksaring stoumlrre krav
paring regler och anvisningar foumlr sonderingens utfoumlrande och redovisning Det plashy
nerade internationella sonderingssymposiet i Stockholm 1974 kommer enligt
programmet att behandla standardiseringsfraringgan Vad som presenterats under
denna trycksonderingsdag kommer att utgoumlra ett vaumlrdefullt bidrag i detta samshy
manhang
STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT Swedish Geotechnical lnstitute
SAumlRTRYCK OCH PRELIMINAumlRA RAPPORTER Reprints and preliminary reports
No
Pris kr (Sw ers)
1 Views on the Stability of Clay Slopes J 0sterman 1950 0ut of print
2 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry 1950 raquo
R Soumlderblom
3 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineering Paris 1961 Part I
1 Research on the Texture of Granular Masses T Kalstenius amp W Bergau
2 Relationship between Apparent Angle of Friction with Effective Stresses as Parameters - in Drained and in Consolidated-Undrained Triaxial Tests on Satushyrated Clay Normally-Consolidated Clay S 0denstad
3 Development of two Modern Continuous Sounding Meshythods T Kallstenius
4 In Situ Determination of Horizontal Ground Movements T Kallstenius amp W Bergau
4 Contributions to the Fifth lnternational Conference on Soil 1961 raquo
Mechanics and Foundation Engineerlng Paris 1961 Part Il
Suggested lmprovements in the Liquid Limit Test with Reference to Flow Properties of Remoulded Clays R Karlsson
5 0n Cohesive Soils and Their Flow Properties R Karlsson 1963 10 -
6 Erosion Problems from Different Aspects 1964 10 -
1 Unorthodox Thoughts about Filter Criteria W Kjelman
2 Filters as Protection against Erosion P A Hedar
3 Stability of Armour Layer of Uniform Stones in Running Water S Andersson
4 Some Laboratory Experiments on the Dispersion and Erosion of Clay Materials R Soumlderblom
7 Settlement Studies of Clay 1964 10-
1 I nfluence of Lateral Movement in Clay Upon Settleshyments in Some Test Areas J 0sterman amp G Lindskog
2 Consolidation Tests on Clay Subjected to Freezing and Thawing J G Stuart
8 Studies on the Properties and Formation of Quick Clays 1965 5 -J 0sterman
9 Beraumlkning av paringlar vid olika belastningsfoumlrharingllanden 1965 30 -B Broms
1 Beraumlkningsmetoder foumlr sidobelastade paringlar
2 Brottlast foumlr snett belastade paringlar
3 Beraumlkning av vertikala paringlars baumlrfoumlrmaringga
10 Triaxial Tests on Thin-Walled Tubular Samples
1 Effects of Rotation of the Principal Stress Axes and of the lntermediate Principal Stress on the Shear Strength B Broms amp A 0 Casbarian
2 Analysis of the Triaxial Test-Cohesionless Soils B Broms amp A K Jama
11 Naringgot om svensk geoteknisk forskning B Broms
12 Baumlrfoumlrmaringga hos paringlar slagna mot slaumlntberg B Broms
13 Foumlrankring av ledningar i jord B Broms amp 0 0rrje
14 Ultrasonic Dispersion of Clay Suspensions R Pusch
15 lnvestigation of Clay Microstructure by Using Ultra-Thin Sections R Pusch
1965 5-
1966 5-
1966 15-
1966 0ut of print
1966 5-
1966 10-
16 Stability of Clay at Vertical 0penings B Broms amp H 1967 10 -Bennermark
No
17 Om paringlslagning och paringlbaumlrighet
1 Dragsprickor i armerade betongparinglar S Sahlin
2 Sprickbildning och utmattning vid slagning av armeshyrade modellparinglar av betong B-G Hellers
3 Baumlrighet hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergshyspets Resultat av modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
4 Negativ mantelfriktion B H Fellenius
5 Grundlaumlggning paring korta paringlar Redogoumlrelse foumlr en foumlrshysoumlksserie paring NABO-paringlar G Fjelkner
6 Krokiga paringlars baumlrfoumlrmaringga B Broms
1967
Pris kr (Sw ers)
5-
18 Paringlgruppers baumlrfoumlrmaringga B Broms 1967 10-
19 Om stoppslagning av stoumldparinglar L Helman 1967 5-
20 Contributions to the First Congress of the lnternational 1967 5 -Society of Rock Mechanics Lisbon 1966
1 A Note on Strength Properties of Rock B Broms
2 Tensile Strength of Rock Materials B Broms
21 Recent Quick-Clay Studies 1967 10 -
1 Recent Quick-Clay Studies an lntroduction R Pusch
2 Chemical Aspects of Quick-Clay Formation R Soumlderblom
3 Quick-Clay Microstructure R Pusch
22 Jordtryck vid friktionsmaterial
1 Resultat fraringn maumltning av jordtryck mot brolandfaumlste B Broms amp I Ingeson
2 Jordtryck mot oeftergivliga konstruktioner B Broms
3 Metod foumlr beraumlkning av sambandet mellan jordtryck och deformation hos fraumlmst stoumldmurar och foumlrankringsshyplattor i friktionsmaterial B Broms
4 Beraumlkning av stolpfundament B Broms
1967 30-
23 Contributions to the Geotechnical Conference on Shear 1968 10 -Strength Properties of Natura Soils and Rocks Oslo 1967
1 Effective Angle of Friction fora Normally Consolidated Clay R Brink
2 Shear Strength Parameters and Microstructure Characshyteristics of a Quick Clay of Extremely High Water Content R Karlsson amp R Pusch
3 Ratio cp in Relation to Liquid Limit and Plasticity Index with Special Reference to Swedish Clays R Karlsson amp L Viberg
24 A Technique for lnvestigation of Clay Microstructure R 1968 22 -Pusch
25 A New Settlement Gauge Pile Driving Effects and Pile 1968 10 -Resistance Measurements
1 New Method of Measuring in-situ Settlements U Bergdahl amp B Broms
2 Effects of Pile Driving on Soil Properties 0 0rrje amp B Broms
3 End Bearing and Skin Friction Resistance of Piles B Broms amp L Helman
26 Saumlttningar vid vaumlgbyggnad
Foumlredrag vid Nordiska Vaumlgtekniska Foumlrbundets konferens I Voksenaringsen Oslo 25-26 mars 1968
1 Geotekniska undersoumlkningar vid bedoumlmning av saumlttshyningar B Broms
2 Teknisk-ekonomisk oumlversikt oumlver anlaumlggningsmetoder foumlr reducering av saumlttningar i vaumlgar A Ekstroumlm
3 Saumlttning av verkstadsbyggnad i Stenungsund uppfoumlrd paring normalkonsoliderad lera B Broms amp 0 0rrje
27 Baumlrfoumlrmaringga hos slaumlntberg vid statisk belastning av bergspets Resultat fraringn modellfoumlrsoumlk S-E Rehnman
1968 20-
1968 15-
No
28 Bidrag till Nordiska Geoteknikermoumltet I Goumlteborg den 1968 5-7 september 1968
1 Nordiskt geotekniskt samarbete och nordiska geotekshynikermoumlten N Fodin
2 Naringgra resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring lerterraumlng speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolidering G Lindskog
3 Saumlttningar vid grundlaumlggning med plattor paring moraumlnshylera i Lund S Hansbo H Bennermark amp U Kihlbom
4 Stabilitetsfoumlrbaumlttrande spontkonstruktion foumlr bankfyllshyningar 0 Wager
5 Grundvattenproblem i Stockholms city G Lindskog amp U Bergdah
6 Aktuell svensk geoteknisk forskning B Broms
29 Classification of Soils with Reference to Compaction 1968 B Broms amp L Forssbad
30 Flygbildstolkning som hjaumllpmedel vid oumlversiktliga 1969 grundundersoumlkningar
1 Flygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning vid samhaumlllsshyplanering 1-2 U Kihlbom L Viberg amp A Heiner
2 Identifiering av berg och bedoumlmning av jorddjup med hjaumllp av flygbilder U Kihlblom
31 Nordiskt sonderingsmoumlte I Stockholm den 5-6 oktober 1967 1969 Foumlredrag och diskussioner
32 Contributions to the 3rd Budapest Conference on Soil 1969 Mechanics and Foundation Engineering Budapest 1968
1 Swedish Tie-Back Systems for Sheet Plle Walls B Broms
2 Stability of Cohesive Soils behind Vertical Openings in Sheet Pile Walls Analysis of a Recent Failure B Broms amp H Bennermark
33 Seismikdag 1969 Symposium anordnat av Svenska Geotek- 1970 niska Foumlreningen den 22 april 1969
34 Naringgot om geotekniken I Sverige samt dess roll i plana- 1970 rings- och byggprocessen Naringgra debattinlaumlgg och allmaumlnna artiklar
T Kallstenius 1 Geoteknikern I det specialiserade samhaumlllet B Broms 2 Diskussionsinlaumlgg vid konferens om geovetenskaperna
7 mars 1969 3 Geoteknik i Sverige - utveckling och utvecklingstenshy
denser 4 Geotekniska undersoumlkningar och grundlaumlggningsmetoshy
der 5 Grundlaumlggning paring plattor - en allmaumln oumlversikt
Pris kr Sw ers)
15-
5-
10-
30-
10-
Out of print
15-
35 Piles - a New Force Gauge and Bearing Capacity Calcu- 1970 10 -lations
1 New Pile Force Gauge for Accurate Measurements of Pile Behavior during and Following Driving B Felenius amp Th Haagen
2 Methods of Calculating the Ultimate Bearing Gapashycity of Piles A Summary B Broms
36 Paringlslagning Materialegenskaper hos berg och betong 1970 10 -1 Bergets baumlrfoumlrmaringga vid punktbelastning
S-E Rehnman
2 Deformationsegenskaper hos slagna betongparinglar B Felenius amp T Eriksson
37 Jordtryck mot grundmurar 1970 10-1 Jordtryck mot grundmurar av Lecablock
S-E Rehnman amp B Broms
2 Beraumlkning av jordtryck mot kaumlllarvaumlggar B Broms
38 Provtagningsdag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 25 -Geotekniska Foumlreningen den 28 oktober 1969
No
39 Moraumlndag 1969 Symposium anordnat av Svenska 1970 Geotekniska Foumlreningen den 3 december 1969
40 Stability and Strengthening of Rock Tunnels in Scandinavia 1971 1 Correlation of Seismic Refraction Velocities and Rock
Support Requirements in Swedish Tunnels 0 S Cecil 2 Problems with Swelling Clays in Norwegian Undershy
ground Constructions in Hard-Rocks R Semer-Olsen
41 Staringlparinglars baumlrfoumlrmaringga Resultat av faumlltfoumlrsoumlk med laumltta 1971 slagdon G Fjelkner
42 Contributions to the Seventh lnternational Conference on 1971 Soil Mechanics and Foundation Engineering Mexico 1969
43 Centrically Loaded lnfinite Strip on a Single-Layer Elastic 1972 Foundation - Solution in Closed Form According to the Boussinesq Theory B-G Hellers amp 0 Orrje
44 On the Bearing Capacity of Driven Piles 1972 1 Methods Used in Sweden to Eva I uate the Bearing
Capacity of End-Bearing Precast Concrete Piles B Broms amp L Helman
2 Discussions at the Conference Behaviour of Piles London 1970 B Fellenius B Broms amp G Fjelkner
3 Bearing Capacity of Piles Driven into Rock With Discussion S-E Rehnman amp B Broms
4 Bearing Capacity of Cyclically Loaded Piles B Broms 5 Bearing Capacity of End-Bearing Piles Driven to Rock
S-E Rehnman amp B Broms
45 Quality in Soil Sampling 1972 1 Secondary Mechanical Disturbance Effects in Coheshy
sive Soil Samples T Kallstenius 2 Sampling of Sand and Moraine with the Swedish Foil
Sampler B Broms amp A Hallen
46 Geoteknisk flygbildstolkning En undersoumlkning av metodens 1972 tillfoumlrlitlighet L Viberg
47 Some Experiments on Hollow Cylinder Clay Specimens 1972 A K Jama
48 Geobildtolkning vid vaumlgprojektering Rapport fraringn foumlrsoumlks- 1972 verksamhet 1969-71 U Kihlblom L Viberg A Heiner amp K Hellman-Lutti
49 Lerzoner i berganlaumlggningar Diskussionsmoumlte anordnat av 1972 VA den 7 oktober 1970
50 Damping of Stress Waves in Piles during Driving Results 1972 from Field Tests G Fjekner amp B Broms
51 Skaring-Edeby Test Field - Further Studies on Consolidation of 1973 Clay and Effects of Sand Drains
1 Soil Movements below a Test Embankment R Holtz amp G Lindskog
2 Long-Term Loading Tests at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp B Broms
3 Excavation and Sampling around Some Sand Drains at Skaring-Edeby Sweden R Holtz amp G Holm
Pris kr (Sw ers)
25-
25-
30-
15 -
20-
20-
10-
10-
20-
30-
30-
20-
52 Lateral Earth Pressures on Walls and Measurements under 1973 25 -Different Temperature Conditions
1 Lateral Earth Pressures Due to Compaction of Cohesionless Soils B Broms
2 Earth Pressure against the Abutments of a Rigid Frame Bridge B Broms amp I Ingeson
3 Lateral Earth Pressure on a Bridge Abutment B Broms amp I Ingeson
4 Lateral Pressures on Basement Wall Results from Full-Scale Tests S-E Rehnman amp B Broms
5 Behaviour of Anchored Sheet-Pile Wall Exposed to Frost Action E Sandegren P 0 Sahlstroumlm amp H Stile
6 Back-Tied Sheet Pile Wall in Friction Soil Deformashytions and Drag Forces Due to Piling and Freezing G Sandqvist
1) Distribution AB Svensk Byggtjaumlnst
No
53 Piles - General Reports Basic Theories Measurements 1973 and a Case Record of Buckling
1 Settlements of Pile Groups B Broms 2 Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups
B Broms 3 Buckling of Piles Due to Lateral Soil Movements
Discussion B Fellenius 4 Bending of Piles Determined by lnclinometer Measureshy
ments B Fellenius 5 Precast Concrete Piles State-of-Art Report B Fellenius 6 Die Anwendung der Aumlhnlichkeitstheorie in der Geoshy
technik (Dimensional Analysis and Similarity Theory in Soil Mechanics) R Massarsch
54 Moraumlnleredagar 1972 Symposium anordnat av Svenska Geo- 1973 tekniska Foumlreningen den 2-3 maj 1972
55 New Lines in Quick Clay Research R Soumlderblom 1974 1 A New Approach to the Classification of Quick Clays 2 Application of Remote Sensing in the Quick Clay
Research 3 Aspects on Some Problems of Geotechnical Chemistry
- Part 111
56 Skadlig inverkan av vibrationer Symposium anordnat av 1974 Svenska Geotekniska Foumlreningen den 7 maj 1973
57 Geobildtolkning av maumlktighetsfoumlrharingllanden inom leromraring- 1974 den L Viberg
Pris kr (Sw ers) 30-
25-
20-
25-
22-
58 Trycksonderingsdag 1973 Symposium anordnat av Svenska 1975 30 -Geotekniska Foumlreningen den 5 februari 1973
~middot
Pris 30-
LlbvTrydt Sthlm 197 ~18
Top Related