Laskentaohjeen esiselvitys, Vantaanjoen ja Keravanjoen stabiliteettitarkastelut
Hukkanen, Heikki (2013)
2013
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2013-03-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201303131079
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201303131079
Tiivistelmä
Vantaan kaupungin alueella kulkee kaksi merkittävää vesistöä, Vantaanjoki ja Keravanjoki sivuhaaroineen. Jokien vaikutusalueella asuu yli miljoona kansalaista ja yhdyskuntarakenteen tiivistyessä tarve rakentaa yhä tehokkaammin myös jokivarsille kasvaa jatkuvasti.
Jokiuomien vakavuus tulee tutkia aina, kun rakentaminen ulottuu alueille, jotka voivat vaikuttaa jokiuoman stabiliteettiin. Eri tahojen tekemien tarkastelujen kirjo on laaja, sillä ohjeistusta vakavuustarkastelujen tekemiselle Vantaan alueella ei ole olemassa. Tässä työssä pyritään luomaan pohjaa yhtenäiselle laskentaohjeelle.
Työssä Vantaan alueen erityispiirteitä tutkittiin neljän tutkimuskohteen avulla. Kahdella kohteella tehtiin täydentäviä pohjatutkimuksia ja laboratoriokokeita. Työssä on esitelty tutkimuskohteet ja merkittävimmät Vantaan joet, sekä käsitelty jokien stabiliteettiin vaikuttavia tekijöitä. Tutkimusten perusteella tehtiin vakavuustarkasteluja erilaisilla laskentamenetelmillä lähinnä Geocalc- laskentaohjelmaa käyttäen. Käytetyt laskentamenetelmät ja laskentaparametrien määritys ovat esitelty ennen laskelmia. Työssä käsitellään myös uutta tapaa huomioida huokosvedenpaineen vaikutusta yksinkertaisissa laskelmissa huokospaineparametria ru':a käyttäen.
Merkittävämmät havainnot pohjatutkimusten perusteella olivat yleisesti savikerroksesta määritetyt varsin heikot siipikairalujuudet. Huomioitava havainto on myös paikoin lujittunut jokipenger. Kolmiaksiaalikokeilla määritetty saven kitkakulma, ja sen avulla laskettu saven leikkauslujuus osoittautui tutkimuskohteilla olevan poikkeuksetta siipikairalla määritettyä suljettua leikkauslujuutta huomattavasti parempi. Siipikairalla maan suljettua leikkauslujuutta määritettäessä päädytään usein aliarvioimaan maan todellista lujuutta.
Laskentamenetelmistä parhaimmaksi osoittautui GLE- menetelmää vapaata liukupintaa ja huokospaineparametria ru' käyttäen sekä mahdollinen jokipenkereen lujittuminen huomioiden. Tällä tavoin tehdyt laskelmat antoivat hyvin lähelle samanlaisia tuloksia kuin elementtimenetelmällä lasketut vertailulaskelmat Plaxis- ohjelmalla.
Tutkimusten ja laskelmien perusteella työssä on esitetty Vantaan alueelle esitys laskentaohjeen sisällöstä, sekä laadittu stabiliteettilaskennan kulkukaavio. Lopuksi kaavion mukainen stabiliteettitarkastelu on viety läpi esimerkkikohteen avulla.
Jokiuomien vakavuus tulee tutkia aina, kun rakentaminen ulottuu alueille, jotka voivat vaikuttaa jokiuoman stabiliteettiin. Eri tahojen tekemien tarkastelujen kirjo on laaja, sillä ohjeistusta vakavuustarkastelujen tekemiselle Vantaan alueella ei ole olemassa. Tässä työssä pyritään luomaan pohjaa yhtenäiselle laskentaohjeelle.
Työssä Vantaan alueen erityispiirteitä tutkittiin neljän tutkimuskohteen avulla. Kahdella kohteella tehtiin täydentäviä pohjatutkimuksia ja laboratoriokokeita. Työssä on esitelty tutkimuskohteet ja merkittävimmät Vantaan joet, sekä käsitelty jokien stabiliteettiin vaikuttavia tekijöitä. Tutkimusten perusteella tehtiin vakavuustarkasteluja erilaisilla laskentamenetelmillä lähinnä Geocalc- laskentaohjelmaa käyttäen. Käytetyt laskentamenetelmät ja laskentaparametrien määritys ovat esitelty ennen laskelmia. Työssä käsitellään myös uutta tapaa huomioida huokosvedenpaineen vaikutusta yksinkertaisissa laskelmissa huokospaineparametria ru':a käyttäen.
Merkittävämmät havainnot pohjatutkimusten perusteella olivat yleisesti savikerroksesta määritetyt varsin heikot siipikairalujuudet. Huomioitava havainto on myös paikoin lujittunut jokipenger. Kolmiaksiaalikokeilla määritetty saven kitkakulma, ja sen avulla laskettu saven leikkauslujuus osoittautui tutkimuskohteilla olevan poikkeuksetta siipikairalla määritettyä suljettua leikkauslujuutta huomattavasti parempi. Siipikairalla maan suljettua leikkauslujuutta määritettäessä päädytään usein aliarvioimaan maan todellista lujuutta.
Laskentamenetelmistä parhaimmaksi osoittautui GLE- menetelmää vapaata liukupintaa ja huokospaineparametria ru' käyttäen sekä mahdollinen jokipenkereen lujittuminen huomioiden. Tällä tavoin tehdyt laskelmat antoivat hyvin lähelle samanlaisia tuloksia kuin elementtimenetelmällä lasketut vertailulaskelmat Plaxis- ohjelmalla.
Tutkimusten ja laskelmien perusteella työssä on esitetty Vantaan alueelle esitys laskentaohjeen sisällöstä, sekä laadittu stabiliteettilaskennan kulkukaavio. Lopuksi kaavion mukainen stabiliteettitarkastelu on viety läpi esimerkkikohteen avulla.