Modernisering av geoteknisk hejarsondering

Abstract (Swedish)

Hejarsondering är en geoteknisk undersökningsmetod som har använts inom svensk geoteknik sedan 1940-talet. På senare tid halkar dock metoden efter i sin utveckling och lever därför inte upp till de moderna förväntningarna på användbarhet och effektivitet. En modernisering av metoden ses därför som nödvändig och möjligheten att göra detta och eventuella förslag undersöks. Arbetet är utfört på avdelningen för Teknisk geologi på Lunds Tekniska Högskola i samarbete med WSP.

Metodens relevans, det vill säga om metoden fortfarande används och behövs, kontrolleras med hjälp av en enkät som skickats ut till fältgeotekniker och handläggande geotekniker i Sverige. Av denna framgår det att hejarsondering fortfarande är en relevant metod, mycket då metoden står ensam i att kunna utföra sonderingar i fastare jordar. Dessutom visar enkäten att metoden har ett relativt lågt anseende, vilket också styrker motiveringen till att utveckla metoden. Flera problem kan också identifieras från undersökningen och dessa fungerar tillsammans med litteraturstudier som grund för att komma fram till och analysera utvecklingsförslag.

Efter analys identifieras två rekommenderade utvecklingsvägar: accelererad fall-vikt eller ytterligare instrumentering av metoden.

Med en accelererad fallvikt, det vill säga en lättare hejarmassa som istället accelereras med fjäder eller en elastomer, är förhoppningen att tidsåtgången för sonderingsutförandet ska kunna förkortas och eventuellt kunna göra utrustningen något lättare. Fysiken visar dock att denna lösning ger ökade energiförluster och minskad effektivitet, vilket möjligen kan avhjälpas med mellanlägg med varierande styvhet. Hur stora dessa effekter är i praktiken behandlas inte, varför ytterligare studier på detta område rekommenderas.
Alternativt bör sambandet mellan resultat från hejarsondering och Jb-totalsondering undersökas ytterligare.

Med ytterligare instrumentering kan dagens data kompletteras med ytterligare mätningar och på så sätt få en bättre bild av jordens egenskaper och motivera den tidsåtgång som metoden innebär.

Abstract

Swedish ram sounding is a geotechnical investigation method that has been in use in Sweden since the 1940s. In later times the method has not been able to fulfill demands in utility and effectiveness, due to lack of development, and a modernisation is seen as necessary. This investigation seeks to investigate the possibility of a modernisation of the method, as well as to discuss different solutions. The work has been carried out at the Division of Engineering Geology at Lund Institute of Technology, Lund University, in collaboration with WSP.

A survey was sent out to field- and managing geotechnicians in Sweden to check if the method is still relevant and viable. The results from the survey show that the method is still in use and common, largely due to the fact that it is the only viable option for ground surveying in hard and compact soils. The survey also shows that Swedish ram sounding has a bad reputation, which further strengthens and motivates a development. Several problems can also be identified through the survey which together with literature studies act as a foundation for an analysis and for suggestions on development solutions.

Mainly two different approaches on solutions are identified after analysis: accelerated ram or additional instrumentation.

The accelerated ram, i.e. a smaller ram weight that is accelerated with the help of a spring or an elastomer, is expected to mainly reduce the time spent on probing and also possibly reduce the weight of the equipment. However, the physics suggests that this solution increases the energy losses and reduces efficiency, which may be remedied by cushions with varying stiffness. To what extent these effects affect the method in practice is not addressed in this report, why further investigations on the subject is recommended.
Alternatively, further investigations should be done into the relationship between results from Swedish ram sounding and ''Jb-total''-sounding.

The idea of additional instrumentation is to complement the data that the method relies on for a better survey of the soil, and thus motivate the measure time associated with the use of the method.

Popular Abstract (Swedish)

För att hänga med i utvecklingen som en markundersökningsmetod, med allt fler avancerade och automatiserade system, behöver kanske hejarsondering en rejäl\\ ''makeover''. Men hur bankar man ner ett spett i marken bättre och effektivare?
Varför inte låta en fjäder snabba på utförandet genom att accelerera fallvikten? Eller är det dags att gå vidare och byta ut metoden helt mot något modernare, så som den hammarborrande metoden Jb-sondering?

Att hejarsondering genomgick en modernisering hade nog uppskattats av många som använder och jobbar med metoden. Men vilken väg skulle en sådan utveckling kunna ta? Detta undersöks i examensarbetet ''Modernisering av geoteknisk hejarsondering'', där framför allt tre lösningar presenteras:

- En accelererad fallvikt.
- Mätning av fler parametrar.
- Övergång till annan utrustning och metodik, då framför allt Jord-berg-sondering.

Ett av de största problemen med hejarsondering idag är att utförandet är långsamt. För att snabba upp en undersökning är en väg att, istället för att låta fallvikten falla fritt och accelereras av gravitationen, skjuta iväg den likt en slangbella med gummiband eller en flipperspelskula med en fjäder. Man kan då få samma energi i slaget trots att man använder en lättare vikt och lägre fallhöjd.

Dock framkommer det i arbetet att en övergång till accelererad fallvikt, där också en lättare hejarvikt används, mer och mer kommer att likna en slagborrande metod. Detta beror på att en lättare vikt innebär större energiförluster, vilket kan kompenseras genom att slå oftare. Metoden börjar då istället likna en hammarborr som karakteriseras av just en liten massa med snabba slag för att uppnå penetration.

Vissa studier har redan utförts för att försöka hitta samband mellan resultat från den markborrande metoden Jb-sondering och hejarsondering. Att det går att ''översätta'' Jb-sonderingsresultat till hejarsondering är en förutsättning för att metoden ska kunna ersättas. Dessa studier har dock varit relativt små och än så länge har inga klara samband hittats. Det rekommenderas därför att dessa studier fortsätter för att kunna hitta ett mer robust samband.

Om det skulle visa sig vara svårt att direkt övergå till andra metoder som Jb-sondering, kan en möjlighet vara att utveckla en helt ny accelererad variant av hejarsondering. För att komma över problemet med minskad energieffektivitet föreslås en typ av dämpande mellanlägg vars egenskaper kan ändras under pågående undersökning. Detta kan liknas vid en bil där fjädringen blir styvare eller mjukare beroende på hur tungt lastad bilen är. Sådana mellanlägg är inget som finns idag, men om tekniken tas fram hade det kunna göra en accelererad fallvikt gångbar.

Alternativt kan man, istället för att snabba på utförandet, behålla metoden som den ser ut idag, men utrusta den med fler mätsensorer. På så sätt kan den långa tidsåtgången kanske motiveras genom att man får ut mer information av en undersökning.

• author: Eng, Kristian
• supervisor: Peter Jonsson
• organization: Engineering Geology; Civil Engineering (M.Sc.Eng.)
• alternative title: Modernization of Swedish Ram Sounding
• course: VTGM05 20201
• year: 2020
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• keywords: HfA, DPSH-A, hejarsondering, dynamisk sondering, geoteknisk undersökning, accelererad fallvikt
• publication/series: ISRN
• report number: ISRN LUTVDG/(TVTG-5163)/1-83/(2020)
• other publication id: ISRN LUTVDG/(TVTG-5163)/1-83/(2020)
• language: Swedish
• additional info: Examiner: Jan-Erik Rosberg
• id: 9012022
• date added to LUP: 2020-06-02 13:28:16
• date last changed: 2020-09-10 09:36:02