Juha Selänpää tutki väitöskirjassaan CPTU-kairauskokeen hyödyntämistä maan suljetun leikkauslujuuden määrityksessä. CPTU tarkoittaa sähköistä puristinkairauskoetta huokosvedenpainemittauksella (cone penetration test with pore water pressure measurement). CPTU-kairauskokeessa puristetaan vakionopeudella kärkikartiollista sondia maahan ja samalla mitataan kärkivastus, huokospaine ja vaippakitka. Erityisesti kärkivastuksen on teoreettisesti osoitettu olevan riippuvainen maan lujuudesta. Saven tapauksessa puhutaan suljetusta leikkauslujuudesta maan tilavuuden pysyessä muuttumattomana kokeen aikana. CPTU-kairauskokeen kohdalla maan tilavuuden pysyminen vakiona johtuu sondin nopeasta puristusnopeudesta suhteessa saven vedenjohtavuuteen.
Suljetun leikkauslujuuden määritys teoreettisen ratkaisun avulla vaatii kohdekohtaisesti useita maan ominaisuuksia sisältäen myös lujuuskokeita.
– Työssäni olen pyrkinyt löytämään teoreettisen ratkaisun sijaan käytännöllisen ratkaisu suljetun leikkauslujuuden arvioimiseksi geosuunnittelua varten. Tätä varten on tutkin viisi tutkimuskohdetta Suomessa ennennäkemättömällä tarkkuudella mm. käyttämällä ensi kertaa Suomessa uudentyyppistä alhaalta mittaavaa ja pyörittävää siipikairauslaitteistoa.Myös lujuuden anisotropiaa on arvioitu ensimmäistä kertaa laajemmin laboratoriossa tehdyillä lujuuskokeilla. Lisäksi laboratoriossa testattavien maanäytteiden laatua parannettiin käyttämällä isoa putkinäytteenotinta (Ø132mm), kertoo Selänpää.
Kerätyn datapankin avulla CPTU-kairauskokeen mittaukset on kalibroitu vastaamaan haluttua lujuutta suomalaisille savimaille. Kalibrointia voidaan tarkentaa tulevaisuudessa koskemaan erityyppisiä maita datapankin laajentuessa.
Työ on tehty yhteistyössä Väyläviraston kanssa. Tutkimuksen tuloksia ja CPTU-kokeen suorittamisen käytäntöä on jalkautettu kouluttamalla pohjatutkijoita ja geosuunnittelijoita tutkimuksen aikana. Tutkimuksen tuloksia hyödynnetään mm. uusien ja vanhojen tie- ja ratapenkereiden stabiliteetin arvioinnissa.
Diplomi-insinööri Juha Selänpään geotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Derivation of CPTu cone factors for undrained shear strength and OCR in Finnish clays tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Rakennetun ympäristön tiedekunnassa perjantaina 3.12.2021 klo 12 Hervannan kampuksella Rakennustalon salissa RG202 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Leena Korkiala-Tanttu Aalto yliopistosta. Kustoksena toimii professori Tim Länsivaara.
Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2156-7
Väitöstilaisuutta voi seurata etäyhteydellä (Panopto).
Kuva: Juha Selänpää