Kwaliteitseisen monstername technieken

Er zijn vele studies naar de invloed van het steken van monsters op de optredende monsterverstoring uitgevoerd. De studies kunnen grofweg worden onderverdeeld in experimentele studies en bureaustudies. In de experimentele studies worden met verschillende typen steekapparaat monsters gestoken en vervolgens laboratoriumproeven op de gestoken monsters uitgevoerd en onderling vergeleken. Het probleem met dergelijke studies is dat de verschillen in laboratoriumproefresultaten niet alleen het gevolg zijn van het verschil in steken, maar ook van transport, opslag, inbouwen van het monster in de proefopstelling en de natuurlijke heterogeniteit. Daarnaast is het lastig om een referentie vast te stellen, waardoor alleen een relatieve vergelijking kan worden gemaakt. De bureaustudies bestaan voornamelijk uit numerieke analyses die het snijden of steken van grond simuleren. Het probleem met deze studies is dat de uitkomsten vaak lastig te verifiëren zijn met praktijkmetingen.

Uit de studies komt echter wel een aantal aspecten naar voren die van belang zijn bij het steken van hoogwaardige kwaliteit monsters.

Steekverlies

Het steekverlies is de verhouding tussen de lengte van het monster die in de monsterbus terecht is gekomen en de afstand waarover het steekapparaat in de grond is gedrukt. In het ideale geval zijn beide aan elkaar gelijk. In de praktijk zal de lengte van het monster in de bus iets kleiner zijn dan de lengte waarover het steekapparaat is weggedrukt. Dit is het gevolg van het enigszins samendrukken van de grond tijdens het steken. Dit kan het gevolg zijn van wandwrijving tussen monster en monsterbus of samendrukking van slappe grond voor de steekmond. Hoe groter het steekverlies hoe meer het monster verstoord zal zijn.

Binnendiameter

Verstoring van het monster treedt met name op langs de randen waarbij de kern van het monster ongeroerd blijft. Hoe groter de diameter van het monster hoe groter de ongeroerde kern en hoe kleiner de invloed van de randverstoring zal zijn op het gedrag van het totale monster. In voorkomende gevallen kan het monster in diameter worden getrimd waarbij de verstoorde buitenlaag wordt weggesneden. Over het algemeen geldt hoe groter de diameter hoe beter de kwaliteit van het monster. In de praktijk wordt echter de diameter van het steekapparaat gekozen aan de hand van de benodigde diameter voor de later uit te voeren laboratoriumproeven.

Verhouding binnendiameter steekmond en monsterbus, inside clearance ratio

Figuur 3.5.7 toont enkele principedoorsneden van steekapparaten. Bij de eerste drie apparaten is de binnendiameter van de steekmond kleiner dan de binnendiameter van de steekbus. Bij het steken zal het monster nadat het de steekmond verlaat en in de steekbus terecht komt de ruimte krijgen om te expanderen. Hierdoor neemt het porievolume toe en zal het monster niet meer zijn oorspronkelijke eigenschappen hebben. Hoe groter het verschil tussen beiden binnendiameters hoe groter dit effect zal zijn en hoe meer het monster verstoord raakt. De verhouding tussen beide diameters wordt weergegeven met de inside clearance ratio, ICR = (D₃ – D₁)/D₁ × 100%. Voor het steken van hoogwaardige monsters geldt D₃ = D₁ en ICR = 0. Een hoge ICR reduceert de benodigde kracht bij het steken van met name plastische en zwelgevoelig klei, maar wordt gezien als bad practice.

Wanddikte en snijhoek

Bij monstername wordt het steekapparaat in de grond gedrukt waarbij verdringing van grond optreedt. Bij voorkeur dient deze verdringing zo minimaal mogelijk te zijn. Vandaar dat het steekapparaat, respectievelijk de monsterbus bij voorkeur dunwandig is. Echter, het steekapparaat en monsterbus dienen wel vormvast te zijn. Naast wanddikte speelt ook de snijhoek, α, zie figuur 3.6.7, een rol bij het minimaliseren van de verdringing. Conform NEN-EN-ISO 22475-1() dient voor dunwandige steekapparaten, zoals Ackermann bus of Piston sampler, de snijhoek kleiner te zijn dan 5°. Bij dikwandige steekapparaten worden stompere snijranden gebruikt om de lengte van de steekmond niet onpraktisch groot te laten worden.

NEN-EN-ISO 22475-1 (), maakt onderscheid in drie categorieën boringen, A, B en C. Daarnaast is ten behoeve van de beoordeling van de monsterkwaliteit een indeling in 5 klassen gemaakt. Figuur 3.5.8 laat zien hoe de drie categorieën boringen zich verhouden tot de 5 monsterkwaliteitsklassen. Figuur 3.5.9 geeft aan welke type monsternametechnieken in welke categorie, A, B of C vallen. De prestatie van de verschillende monsternametechnieken hangt af van de te bemonsteren grondsoort. Dus als een monsternametechniek voor een grondsoort hoge kwaliteit monster oplevert wil dan nog niet zeggen dat het toepassen van dezelfde techniek voor andere grondsoorten eveneens hoge kwaliteit monsters oplevert. Figuur 3.5.10 laat per grondsoort zien welke monsternametechnieken in welke categorie vallen.