Geoteknisk grunnundersøkelse

Prøvetaking

Jordprøver tas enten i "omrørt" eller uforstyrret tilstand.

Sylinderprøver

Såkalte uforstyrrede prøver er likevel ikke helt uforstyrrede. En omrørt prøve er når strukturen av jord har blitt endret tilstrekkelig til at tester av egenskapene ikke er representative for in-situ forhold, og bare egenskapene til jordpartikler kan bestemmes nøyaktig. En uforstyrret prøve er når forholdene i jordprøven er nær nok forholdene i jord in-situ til tester av egenskaper for å brukes som omtrentlige egenskaper.

Poseprøver

Jordprøver kan tas ved hjelp av flere typer prøvetakere; noen tar bare masseprøver, mens andre kan ta relativt uforstyrrede prøver. Prøver kan tas med metoder så enkle som å grave ut jord ved hjelp av en spade. Prøver tatt på denne måten er masseprøver. Mer avanserte prøvetaking omfatter split-spoon prøvetakere, stempelprøvetakere, og press-prøvetakere.  Standard Penetration Test (CPT) prøvetaker er en split-spoon prøvetaker, og det er tilsvarende prøvetakere med større rør.  SPT-testene omgjør en prøve og gir in-situ jorddata. SPT-prøver er omrørte prøver. Stempelprøvetakere er tynn-veggede metallsylindre som har et stempel i tuppen. Prøvetakeren presses ned i bunnen av et borehull med stempelet på jordoverflaten mens sylinderen glir over det. Disse prøvetakere vil gi uomrørte prøver i bløt jord, men er vanskelig å presse ned i sand og stive leirer, og kan bli ødelagt hvis grus påtreffes. Pitcher Barrel-prøvetaker tilsvarer stempelprøvetakere, men uten stempel. Det er trykkavlastningshull nær toppen av prøvene for å hindre trykkoppbygning av vann eller luft over jordprøven.

Inklinometer

Et inklinometer er et vanlig brukt måleinstrument til registrering av forflytninger i jordbunnen. Inklinometeret måler posisjonen i forhold til jordens tyngdekraft. Typiske måleobjekter for et inklinometer er bestemmelse av glidesonen til skred, måling av hastigheten og størrelsen på horisontalforflytninger i jordbunnen og jordkonstruksjoner, som i voller i forbindelse med demninger, i voller bygget på mykt underlag og i groper samt måling av forflytninger i støttevegger, påler og støttemurer.

Nivellering

Ved nivellering sammenlignes den vertikale stillingen til måleobjektet med et fastpunkt. Ved nivellering brukes et optisk instrument som plasseres i vater. Ved målingen brukes en målestang til hjelp og med denne kan høydeforskjellen mellom måleobjektene og nivelleringskikkerten måles. En forflytning beregnes som endring i høydeforskjell mellom fastpunktet og målepunktet. Nøyaktigheten som oppnås er i det minste avhengig av nivelleringskikkerten, måleavstanden og forholdene i omgivelsene.

Tachymeter

Ved måling med tachymeter kan forflytninger måles i tre koordinatretninger. Det må være fri siktelinje mellom måleinstrumentet og punktet som skal måles. Tachymetermålinger kan gjøres manuelt eller med et robottachymeter, som gjør det mulig å utføre målingene automatisk og i sanntid.

Setningsplate

Med hjelp av en setningsplate observeres setningen i jordoverflaten eller jordlaget. Setningsplaten består av en plate som det er festet en stang til. Platen plasseres enten på overflaten eller senkes ned i jorden slik at stangen stikker opp over overflaten. Stangen kan plasseres i et beskyttelsesrør slik at en eventuell setning i fyllingslaget ikke fører til feil måleresultat. Setningen måles ved å sammenligne høyden på stangen med et fast referansepunkt.

Setningsslange

Med en setningsslange er det mulig å måle setningen eller få fram en sammenhengende setningsgraf av tverrsnittet. Setningsslangen plasseres i det nederste jordlaget som skal undersøkes og det bygges en konstruksjon, som f.eks. en voll, oppå dette. Trykket i slangen som er fylt med væske måles med en trykksensor og trykket sammenlignes med et kjent fastpunkt. Trykket i slangen vokser lineært med økende dybde, og ut fra dette kan forflytningen i dybderetning beregnes. Trykksensoren kan være bevegelig eller fast montert i slangen, og da vil flere sensorer kunne monteres i samme slange.

Ekstensometer

Med et ekstensometer måles endringen i avstand mellom to punkter. Ekstensometrene kan ha måleinstrumenter som fungerer etter ulike funksjonsprinsipper, men alle måler bevegelsen til enkeltpunkter i forhold til et bestemt referansepunkt. Med ekstensometeret er det mulig å måle økningen eller reduksjonen i avstand avhengig av apparatet som brukes og disse produseres for flere bruksformål. Vanlige bruksområder er måling av overflatesprekker i betong- og bergkonstruksjoner samt måling av setninger i terrenget og sprekker i fjell i borehullretningen.

Laserskanning

Laserskanning er en målemetode for måling av en tredimensjonal punktsky av et objekt. Ved laserskanningen måles avstanden mellom enkeltvise observasjonspunkter og måleinstrumentet, enten basert på å måle tiden det tar for lyset å nå objektet og returnere tilbake eller basert på faseforskjeller Det kan beregnes koordinater for punktene når utgangsvinkelen til laserstrålen er kjent i tillegg til avstanden. Laserskanneren må velges basert på avstanden, omfanget og den nødvendige nøyaktigheten til objektet som skal måles.

Måling av grunnvann

Målingene brukes blant annet til overvåking av stabiliteten til skråninger og jorddemninger.

Observasjonsrør for måling av grunnvannstand

Observasjonsrør kan brukes for å måle grunnvannstanden i godt drenert jord hvor poretrykket vokser jevnt med dybden. Observasjonsrøret plasseres i et borehull som fylles med sand, og for å hindre at overflatevann kommer inn i røret fylles for eksempel øvre delen av hullet med betong. Observasjonsrøret slipper igjennom vann i hele sin lengde. Hvis jordtypen består av forskjellige lag, representerer vannflaten i observasjonsrøret vanligvis det lag som best drenerer vann. Grunnvannstanden i observasjonsrøret måles med en vannstandsmåler.

Pneumatisk poretrykksmåler

En pneumatisk måler er basert på måling av gasstrykk. I en poretrykksmåler er det plassert to slanger i borehullet som er tettet på oversiden av sensoren. Måleren er basert på en bøyelig mellommembran med poretrykk på den ene siden og gasstrykk på den andre. Ved måling kobles den pneumatiske måleren til endestasjonen eller direkte i røret, hvorfra gass ledes gjennom en tilførselsslange og bak membranen til gasstrykket overstiger poretrykket og gass begynner å lekke forbi mellom-membranen og til returslangen. Tilførselen av gass stanses og gasstrykket synker fram til poretrykket stenger mellommembranen. Gasstrykket leses av på trykkmåleren og det tilsvarer det rådende poretrykket i målepunktet.

Elektriske poretrykksmålere

En poretrykksmåler basert på en vibrerende tråd er et elektrisk måleapparat som egner seg godt for kontinuerlig måling og gir rask responstid. Funksjonen til poretrykksmåleren er basert på at trykket rettet mot mellom-membranen gir spenning i den vibrerende tråden og får den til å svinge med sin egenfrekvens. Frekvensavlesningen omformes på displayenheten til poretrykk.

Kraftsensor

En kraftsensor (Load cell) brukes til måling av kraften i ankerstenger og –wirer, fjellbolter og i testing av påler. I tillegg til midlertidig belastning er det mulig å følge og måle belastningen over lengre tid. Kraftsensoren monteres i objektet som skal måles slik at belastningen formidles gjennom denne. En kraftsensor er vanligvis sylinderformet med hull i midten og med strekksensorer på innsiden.

Termistor

En termistor er en temperaturfølsom halvlederresistor hvor temperaturmålingen er basert på endringen i resistans. En avlesning på termistatoren er i ohm, og denne omformes enten ved hjelp av en leser eller en omregningsfaktor til en temperatur. En termistor kan være svært liten og den egner seg derfor til bruk i forskjellige måleinstrumenter.

Motstandstermometer

Et motstandstermoter er basert på endringen i motstand (resistans) i en metalleder i forhold til endringen i temperatur. Den målte motstandsverdien omformes til en temperatur. Termometeret er nøyaktig og egner seg godt for langvarig bruk.

Termometer basert på vibrerende tråd

Et termometer basert på en sensor med vibrerende tråd består av et ytre metallskall. En endring i temperatur forårsaker en formendring i skallet som påvirker spenningen i den vibrerende tråden. Frekvensen til den vibrerende tråden omformes med en omregningsfaktor til en temperatur.

Termometere basert på optiske fibre

Optiske fibersensorer egnet for måling av temperaturer er Fibre Bragg Grating optiske fibersensorer og optiske fibersensorer basert på Brillouin-spredning.

Vibrasjonsmåling

Vibrasjoner forårsakes vanligvis av sprengning i forbindelse med byggearbeider, pæleramming, komprimering av jord, sprengning, knusing av fjell og masseforflytning. For offshore plattformer er det ofte bølger som forårsaker vibrasjonene. Vibrasjoner måles ofte i nærheten er bygninger eller utstyr som kan skades. Vibrasjoner kan også forstyrre mennesker. Vibrasjoner i jord måles vanligvis med geofoner som er koblet til en opptaker. Geofonene plasseres vanligvis i en viss avstand fra vibrasjonskilden samt på steder som er kritiske. Svingehastighetene er ofte viktigst, men det er også ofte mulig å måle akselerasjoner og frekvenser. Ved behov kan det i forbindelse med vibrasjonsmålingen i tillegg måles trykkbølger og lydtrykk.

Målinger av forankringskrefter

Målinger av forankringskrefter gjøres i støttevegger i groper. En uforutsett økning i forankringskreftene i støtteveggene øker ulykkesrisikoen i groper. Ved hjelp av overvåkingen er det likevel mulig å sikre at informasjon om en overskridelse av de tillatte forankringskreftene mottas i tide før det oppstår farlige situasjoner. Kraften må heller ikke reduseres for mye, for da vil ikke ankeret lenger støtte opp veggen. Også slike situasjoner kan forutses ved å benytte overvåking. Forankringskreftene kan måles med Load cell-sensorer.

Strekklapp

Med en strekklapp måles formendringen i et objekt som skal undersøkes, og dette kan være strekk eller sammenpressing. Typiske måleobjekter er formendringer i stål og betong i forskjellige konstruksjoner. De mest brukte strekklappene konverterer en formendring forårsaket av en kraft til et elektrisk signal. I tillegg til formendringen påvirkes måleapparatets avlesning av temperaturen og av hvordan apparatet er festet til objektet som skal måles. Strekk målt med en strekklapp kan omformes til spenning eller kraft.

Georadar

En georadar (Ground Penetrating Radar GPR) er en ikke-destruktiv geofysikalsk metode for å undersøke overflatelagene i jorden. Georadaren sender ut et høyfrekvent elektromagnetisk signal som reflekteres tilbake fra grenseflatene i jordbunnen, fra endringsflatene med elektriske egenskaper. Med en georadar kan det opprettes et kontinuerlig profil av strukturen som skal måles i måleretningen. Med en georadar er det mulig å måle teledybde, for når vannet i jorden fryser, endres jordens elektriske egenskaper, og det er da mulig å observere grenseflaten mellom den frosne og tinte jorden. Jordens relative fuktighet kan også måles med georadar.