Maanpaineen tutkiminen pienen mittakaavan mallikokeilla

Abstract

Rakentaminen kohdistuu yhä enemmän rakennetuille alueille ja huonolle rakennusmaaperälle kaupungistumisen takia. Lisäksi maanalaisen pysäköinnin ja varastoinnin tarve kasvaa. Näistä syistä kaivantojen luiskaaminen vaikeutuu, ja tarve käyttää tukiseiniä työnaikaisten ja pysyvien kaivantojen tukemiseen kasvaa. Tukiseinän mitoittamiseksi on laskettava maanpaine eli tuetta-van maan ja mahdollisen ulkoisen kuormituksen aiheuttama paine tukiseinälle.

Tämän kandidaatintyön tutkimuskysymyksenä on, miten maanpainetta voidaan tutkia pienen mittakaavan mallikokeilla. Tutkimus tehtiin kirjallisuustutkimuksena, johon löydettiin kahdeksan tutkimuskysymyksen kannalta relevanttia pienen mittakaavan mallikoetutkimusta. Kirjallisuusläh-teiden mallikokeita analysoitiin kvalitatiivisesti yksittäin sekä vertailemalla toisiinsa tutkimusky-symyksen kannalta kvalitatiivisesti ja kvantitatiivisesti.

Tutkimuksessa selvisi, että tutkittaessa maanpainetta pienen mittakaavan mallikokeilla koe-maata voidaan kuormittaa ainakin kolmella eri tavalla. Löydetyistä tutkimuksista viidessä käytet-tiin sentrifugimallikokeita, kahdessa hydraulitunkkimallikokeita ja yhdessä ulkopuolisesti kuor-mittamatonta koetta. Tutkimuksen mallikokeiden mallinnetut maat olivat useimmiten kitkamaita ja vesipitoisuudeltaan monenlaisia. Mallinnetut tukiseinät olivat vaakatuennaltaan, taipuvuudel-taan ja siirtyvyydeltään monipuolisia. Mallikokeiden maan kuormitustapa ei vaikuttanut maatyy-pin, vesipitoisuuden ja tukiseinän mallintamisen soveltuvuuteen. Sentrifugikokeissa käytettiin useammin löyhiä kuin tiiviitä maita.

Tutkimuksessa saatiin selville myös, että maanpaineen laskennan todentaminen sentrifugi-mallikokeilla onnistuu hyvin, toisin kuin hydraulitunkkikokeilla ja ulkoisesti kuormittamattomalla mallikokeella. Maanpaineen ja tukiseinän käyttäytymisen visualisointi on hankalampaa sentri-fugikokeissa kuin hydraulitunkkikokeissa ja ulkoisesti kuormittamattomassa mallikokeessa. Kohdekohtaiseksi pohjatutkimusmenetelmäksi sentrifugimallikokeet soveltuvat mahdollisesti paremmin kuin hydraulitunkkikokeet ja ulkoisesti kuormittamaton mallikoe. Hydraulitunkkikokei-ta oli liian vähän, jotta hydraulitunkkikuormitustavan mahdollisista mallinnettavista olosuhteista ja maanpaineen tutkimisen soveltuvuutta voisi saada yleispätevää tietoa.