Geoengineering master's theses

Author: Hannu Saarentaus
Supervisor: professor Leena Korkiala-Tanttu
Instructor: Silke Savikurki and Tiina-Liisa Toivanen (Espoo)
Funding: Espoon kaupungin geotekniikkayksikkö

Abstract:

Tässä diplomityössä tutkitaan kahdella eri siipikairauslaitteistolla mitattuja hienorakeisten maalajien suljettuja leikkauslujuuksia. Tutkimuksen rahoitti Espoon kaupungin geotekniikkayksikkö. Vertailtavina laitteina ovat Espoossa pitkään käytössä ollut Nilcon-mallinen mekaaninen siipikairauslaitteisto sekä keväällä 2020 hankittu uudempi ja osin automatisoitu sähköinen siipikairauslaitteisto Geomachine GM4W. Siipikairauksia on tutkimusta varten tehty Espoossa neljällä eri alueella loka-joulukuussa vuonna 2020. Alueet olivat Finnoonpuro, Kalajärvi, Monikonaukea sekä Tapiolan urheilupuisto. Alueiden valintaan vaikuttivat savikon paksuus, laajuus ja syntyhistoria.

Kullekin alueelle tehtiin kahdesta kolmeen vertailevaa tutkimusparia, joissa siipikairaus suoritettiin kummallakin laitteella. Siipikairauksilla tehtiin tutkimuksen yhteydessä yhteensä 216 havaintoa leikkauslujuudesta kaikkiaan 21 eri pisteessä. Kahdessa tutkimuspisteessä vertailuun käytettiin Espoon pohjatutkimusrekisterissä olevia, aiemmin tehtyjä siipikairaustuloksia. Siipikairausten lisäksi tutkimuspaikoilta otettiin häiriintymättömiä maanäytteitä ja tutkittiin laboratoriossa 70 maanäytettä. Näistä pyrittiin määrittämään maalaji rakeisuuden perusteella, vesipitoisuus, huokoisuus, tilavuuspaino ja humuspitoisuus. Lisäksi määritettiin leikkauslujuus kartiokokeella niistä näytteistä, joista se oli mahdollista.

Vertailussa havaittiin, että Nilcon-laitteella mitatut leikkauslujuudet olivat useammin suurempia, kuin GM4W:llä mitatut leikkauslujuudet. Leikkauslujuuksien ero vaihteli välillä 0,1…23,9 kPa. Suurimmat vaihtelut selittynevät maaperän heterogeenisuudella, mutta myös kairaustyön suorittamisessa ilmeni eroja. Lisäksi nykyisen Nilcon-laitteiston käyttö ei mahdollista siipikairausohjeiden täysimääräistä noudattamista. Yhtenä suurimmista tekijöistä on siiven pyöritysnopeus ja sen vakiona pitäminen mittauksen aikana. Nykyisellä Nilcon-laitteistolla ei myöskään voi käyttää suojaputkia kairaustankojen ympärillä, jotka poistaisivat maaperän aiheuttaman tankokitkan.

GM4W:n todettiin olevan mittauslaitteena luotettavampi, koska mittaukset ovat toistettavampia ja ohjeiden mukainen mittaustilanne helpommin saavutettavissa. Alkuasetusten määrittämisen jälkeen mittaustulokset saadaan GM4W:stä suoraan sähköisessä muodossa eikä niitä tarvitse erikseen tulkita, kuten Nilconia käytettäessä.

Author: Jonas Heinzler
Supervisor: Prof. Mikael Rinne
Instructor: Dr. Martin Held and Evan Hagenlock (Austin Powders)

Author:
Supervisor:
Instructor:

Summary goes here.