In-situ testen

In-situ testen verwijst naar testmethoden die rechtstreeks op de grond, rotsen of grond op een bepaalde locatie worden uitgevoerd. Deze tests worden uitgevoerd om informatie te verzamelen over de geotechnische eigenschappen van de locatie, zoals sterkte, stijfheid, permeabiliteit en vervormingskenmerken. In-situ testen zijn een belangrijk onderdeel van locatieonderzoek, omdat ingenieurs en geologen hierdoor de ondergrondse omstandigheden en de geschiktheid van de locatie voor verschillende soorten bouwprojecten kunnen beoordelen.

In-situ testmethoden worden doorgaans onderverdeeld in twee brede categorieën: (1) penetratietests, waarbij gereedschap of instrument in de grond wordt gestoken en de weerstand of penetratiesnelheid wordt gemeten, en (2) niet-penetratietests, waarbij verschillende soorten metingen worden verricht. fysieke eigenschappen van de grond of bodem zonder deze te penetreren. Enkele van de meest gebruikte in-situ testmethoden zijn de standaard penetratietest (SPT), de kegelpenetratietest (CPT), de drukmetertest en de dilatometertest. Elk van deze tests heeft zijn eigen voordelen en beperkingen, en de keuze van de testmethode zal afhangen van de specifieke doelstellingen van het onderzoek en de eigenschappen van de onderzochte locatie.

Belang bij onderzoek ter plaatse

In-situ testen vormen een belangrijk onderdeel van locatieonderzoek, omdat het helpt een beter inzicht te krijgen in de kenmerken en het gedrag van bodem en gesteente onder de werkelijke omstandigheden ter plaatse. De resultaten van in-situ testen worden gebruikt om de geotechnische eigenschappen van grond en gesteente te beoordelen, die op hun beurt worden gebruikt voor het ontwerp en de constructie van verschillende civieltechnische projecten zoals gebouwen, wegen, bruggen, dammen en tunnels.

In-situ testen kunnen ook informatie opleveren over de aanwezigheid van natuurlijke gevaren zoals aardverschuivingen, liquefactie en verzakking. Door de geotechnische eigenschappen van de locatie te begrijpen, kunnen ingenieurs geschikte funderingen, grondwerken en andere geotechnische constructies ontwerpen om het risico op falen te minimaliseren en de veiligheid en stabiliteit van de constructies gedurende hun ontwerplevensduur te garanderen.

Soorten in-situ tests

Er zijn verschillende soorten in-situ tests die worden gebruikt bij geotechnisch locatieonderzoek. Enkele veelgebruikte in-situ tests zijn:

1. Standaard Penetratietest (SPT): Bij deze test wordt een splitlepel-monsternemer in de grond gedreven met behulp van een standaard gewicht en valhoogte. Het aantal slagen dat nodig is om de monsternemer over een bepaalde afstand te laten rijden, wordt geregistreerd en gebruikt om de bodemweerstand te bepalen.
2. Cone Penetration Test (CPT): Bij deze test wordt een kegelvormige penetrometer met een constante penetratiesnelheid in de grond geduwd. De weerstand van de grond tegen indringing wordt gemeten en gebruikt om de bodemeigenschappen te bepalen.
3. Drukmetertest: bij deze test wordt een cilindrische sonde in een boorgat gestoken en deze vervolgens met behulp van waterdruk uitgezet. De druk die nodig is om de sonde uit te zetten wordt gemeten en gebruikt om de stijfheid en sterkte van de grond te bepalen.
4. Vane Shear Test: Bij deze test wordt een schoep in de grond gestoken en deze vervolgens rondgedraaid om het koppel te meten dat nodig is om falen te veroorzaken. De test wordt gebruikt om de schuifsterkte van zachte tot stijve kleisoorten te bepalen.
5. Plaatbelastingstest: deze test omvat het plaatsen van een stalen plaat op het grondoppervlak en het uitoefenen van een belasting. De zetting van de plaat onder belasting wordt gemeten en gebruikt om het draagvermogen van de grond te bepalen.
6. Cross-Hole Test: Bij deze test worden twee of meer boorgaten geboord en daarin seismische sensoren geplaatst. In één boorgat wordt een akoestische golf gegenereerd en de tijd die nodig is om naar de andere boorgaten te reizen, wordt gemeten. Met de proef worden de schuifgolfsnelheid en de stijfheid van de grond tussen de boorgaten bepaald.
7. Downhole-test: bij deze test wordt een sonde in een boorgat gestoken en worden de eigenschappen van de grond op verschillende diepten gemeten. De test wordt gebruikt om de bodem te bepalen stratigrafie en stijfheidseigenschappen op verschillende diepten.

Standaard penetratietest (SPT)

De Standaard Penetratie Test (SPT) is een veelgebruikte in-situ test om de geotechnische eigenschappen van de bodem op een locatie te bepalen. Bij de test wordt een standaard monsternemer in de grond geslagen met een hamer met een standaardgewicht en valafstand. Het aantal slagen dat nodig is om de monsternemer een standaardafstand de grond in te drijven, wordt geregistreerd als de SPT “N-waarde”. De SPT wordt gebruikt om de schuifsterkte, dichtheid en andere eigenschappen van de grond te schatten.

De SPT-test wordt uitgevoerd door een boorgat in de grond te boren, meestal met behulp van een holle steelboor, en een monsterbuis in het boorgat te steken. Vervolgens wordt een split-lepel-monsternemer op de bodem van het boorgat in de grond geslagen met behulp van een standaard hamer van 63.5 kg gewicht en een val over een standaard afstand van 75 cm. Het aantal slagen dat nodig is om de monsternemer de eerste 15 cm van de penetratie aan te drijven, wordt niet geteld, en het aantal slagen dat nodig is voor de volgende drie stappen van 15 cm wordt geregistreerd als de SPT N-waarde.

De SPT is een relatief snelle en goedkope test, waardoor het een populaire keuze is voor locatieonderzoek. De testresultaten kunnen echter worden beïnvloed door factoren zoals bodemtype, monstergrootte en hamerenergie, waarmee rekening moet worden gehouden bij het interpreteren van de resultaten.

Kegelpenetratietest (CPT)

De Cone Penetration Test (CPT) is een veelgebruikte in-situ testmethode in de geotechniek. Hierbij wordt een kegelpenetrometer met een constante penetratiesnelheid in de grond gedrukt en wordt de weerstand tegen penetratie en de poriënwaterdruk op verschillende diepten gemeten. De kegelpenetrometer bestaat doorgaans uit een stalen kegelpunt, een reeks wrijvingshulssegmenten en een poriënwaterdruktransducer. Terwijl de kegelpenetrometer in de grond wordt geduwd, worden de weerstand tegen penetratie en metingen van de poriënwaterdruk continu geregistreerd, waardoor een profiel van de bodem- of rotseigenschappen met diepte ontstaat.

De CPT wordt vaak gebruikt om informatie te verkrijgen over het bodemtype, de sterkte en de samendrukbaarheid, evenals over de toestand van het grondwater. De testresultaten kunnen worden gebruikt om het draagvermogen van de grond, de zetting van de fundering, het vloeibaarmakingspotentieel en de bodem te schatten helling stabiliteit. De CPT wordt beschouwd als een betrouwbare en kosteneffectieve methode voor locatieonderzoek, vooral voor grote en complexe projecten.

Drukmetertest

De drukmetertest is een in-situ test die wordt gebruikt om de in situ spanning-rekkarakteristieken van bodems te meten rotsen. Bij deze test wordt een cilindrische sonde in de grond gestoken en wordt de sonde vervolgens uitgezet door druk uit te oefenen op de binnenkant van de sonde. De druk wordt stapsgewijs verhoogd terwijl het volume van de sonde wordt bewaakt. De resulterende druk-volumegegevens worden gebruikt om de vervormingsmodulus en de schuifsterkteparameters van de grond of het gesteente dat wordt getest te bepalen. De drukmetertest wordt vaak gebruikt in zachte bodems waar standaard penetratietests of kegelpenetratietests mogelijk niet geschikt zijn. Het wordt ook vaak gebruikt in het geotechnisch ontwerp van funderingen en keerconstructies.

Vane Shear-test

De schoepenschuifproef is een in-situ geotechnische proef die wordt gebruikt om de ongedraineerde schuifsterkte van zachte tot stijve samenhangende bodems te bepalen. Bij de test wordt een vierbladige schoep verticaal in de grond geduwd, met een constante schuifsnelheid rondgedraaid en het koppel gemeten dat nodig is om de rotatie in stand te houden. Met behulp van de koppelmeting wordt de maximale schuifweerstand bepaald, waarmee de ongedraineerde schuifsterkte van de grond wordt berekend.

De schoepenschuiftest is vooral nuttig bij het beoordelen van de sterkte van klei en slib, en wordt vaak gebruikt om de ongedraineerde schuifsterkte van bodems te schatten voor het ontwerp van ondiepe funderingen, keermuren en taluds. De test is snel, goedkoop en kan worden uitgevoerd in boorgaten of proefputten zonder dat er grond hoeft te worden uitgegraven.

Plaatbelastingstest

De Plate Load Test (PLT) is een in-situ test die wordt gebruikt om het uiteindelijke draagvermogen van de grond en de waarschijnlijke zetting van een constructie op die grond te bepalen. Bij de proef wordt een stalen plaat op de grond geplaatst en met een hydraulische vijzel belast totdat de plaat in de grond begint te zinken. De hoeveelheid zetting en de druk die op de plaat wordt uitgeoefend, worden gemeten in verschillende stadia van de belasting om een ​​belasting-zettingscurve vast te stellen.

Uit de last-zettingscurve kan het uiteindelijke draagvermogen van de grond worden geschat, samen met de vervormingsmodulus en andere bodemeigenschappen. Deze informatie is nuttig bij het ontwerpen van ondiepe funderingen voor constructies, zoals gebouwen en bruggen, en bij het beoordelen van de stabiliteit van taluds en hellingen.

PLT wordt doorgaans gebruikt in combinatie met andere technieken voor locatieonderzoek, zoals het boren en bemonsteren van boorgaten, en geofysische onderzoeken, om een ​​uitgebreid inzicht te krijgen in de bodem- en rotscondities op een locatie.

Cross-hole-test

Cross-hole testen is een in-situ geofysische techniek die wordt gebruikt om de seismische eigenschappen van grond- of gesteentematerialen tussen twee of meer boorgaten te bepalen. De methode omvat het genereren van een seismische golf in een boorgat met behulp van een energiebron zoals een hamer of explosief en het registreren van de reactie op de golf in een nabijgelegen boorgat met behulp van een geofoon of versnellingsmeter. Door de aankomsttijd, amplitude en frequentie-inhoud van de golf bij de ontvanger te analyseren, kunnen geofysici de eigenschappen van het materiaal tussen de boorgaten bepalen, zoals seismische snelheid, schuifmodulus en Poisson-verhouding. Cross-hole testen worden vaak gebruikt voor geotechnisch en geofysisch onderzoek van de ondergrond, zoals bij funderingsontwerp, seismische risicobeoordeling en grondwaterkarakterisering.

Test in het boorgat

Downhole-testen zijn een soort in-situ-testen waarbij geotechnische parameters in een boorgat worden gemeten. Dit soort testen wordt veel gebruikt bij de exploratie van mineralen, maar kan ook worden gebruikt bij geotechniek en milieuonderzoek.

Er zijn verschillende soorten tests in het boorgat, waaronder:

1. Seismisch testen in het boorgat: dit omvat het meten van de snelheid en verzwakking van seismische golven in de gesteentelagen rondom een ​​boorgat. Deze informatie kan worden gebruikt om de elastische eigenschappen van het gesteente af te leiden, wat belangrijk kan zijn in geotechnische toepassingen.
2. Loggen in het boorgat: dit houdt in dat een loggereedschap in een boorgat wordt neergelaten om verschillende eigenschappen van het gesteente te meten, zoals dichtheid, porositeit en elektrische geleidbaarheid. Deze informatie kan worden gebruikt om de geologie en hydrologie van de ondergrond te karakteriseren, en kan belangrijk zijn bij de exploratie van mineralen, geotechniek en milieuonderzoek.
3. Testen van de permeabiliteit van een boorgat: hierbij wordt water in een boorgat geïnjecteerd of gepompt en wordt de drukrespons gemeten. Deze informatie kan worden gebruikt om de permeabiliteit van het omringende gesteente te schatten, wat belangrijk kan zijn bij hydrogeologische en geotechnische toepassingen.

Over het algemeen kunnen testen in het boorgat waardevolle informatie opleveren over de ondergrondse geologie en eigenschappen, die belangrijk kunnen zijn in een breed scala aan toepassingen.