Handboek Zandboek

Deze tekst is gepubliceerd op 23-07-15

Grondsoortclassificatie op basis van penetratieproefresultaten

Correlaties waarbij niet de grondsoort als uitgangspunt dient voor de bepaling van onder meer de penetratieweerstand, maar waarbij het penetratieproefresultaat de basis is voor de vaststelling van de grondsoort, worden beschreven in de systemen voor grondclassificatie door middel van statische sonderingen met kleefmeting.

Figuur 4.22 Verband tussen de conusweerstand en de plaatselijke kleef als functie van het percentage deeltjes kleiner dan 16 µm

In dat verband publiceerde Begemann [1965] als eerste een relatie tussen de conusweerstand q_c en de plaatselijke wrijvingsweerstand f_s als functie van het percentage deeltjes kleiner dan 16 µm dat op de betreffende diepte in de grond werd aangetroffen (zie figuur 4.22). Daarbij bleek het mogelijk om een grondsoortbenaming toe te kennen aan groepen monsters waarvan het percentage deeltjes kleiner dan 16 µm binnen een bepaalde range ligt. Zo ontstonden de grafieken van figuur 4.23a en 4.23b, geldend voor de mechanische kleefmantelconus respectievelijk de elektrische conus met kleefmeting.

Figuur 4.23a en b Grondsoortclassificatie op basis van de conusweerstand en de plaatselijke kleef voor mechanische en elektrische kleefmantelconus

Daarbij werd het begrip ‘wrijvingsgetal’ (Engels: friction ratio) R_f ingevoerd:

Door de conusweerstand q_c uit te zetten tegen het wrijvingsgetal R_f werden de grafieken voor de mechanische kleefmantelconus van figuur 4.22 en 4.23a en 4.23b omgevormd tot die van figuur 4.24.

Figuur 4.24 Grondsoortclassificatie volgens Begemann op basis van de mechanische kleefmantelconus

Later bevestigde en verfijnde Schmertmann [1978] de bevindingen van Begemann [1965]. Hij voegde aan de grondsoortbenamingen aanduidingen toe zoals gemengd, gelaagd, ongevoelig en relatief los, vast of gecementeerd (zie figuur 4.25).

Figuur 4.25 Grondsoortclassificatie volgens Schmertmann op basis van de mechanische kleefmantelconus

Sanglerat e.a. [1974) verfijnden de grafiek nog verder door de relatieve dichtheid van korrelige materialen en de consistentie van cohesieve materialen in kwalitatieve zin te benoemen (zie figuur 4.26).

Figuur 4.26 Grondsoortclassificatie volgens Sanglerat op basis van de mechanische kleefmantelconus

Searle [1979] produceerde een soortgelijke, maar nog meer gedetailleerde betrekking waarin de grootte van de relatieve dichtheid R_e, de hoek van inwendige wrijving φ en de ongedraineerde schuifweerstand f_undr zijn aangegeven voor resultaten van de mechanische kleefmantelconus (zie figuur 4.27). Bovendien hanteerde hij een logaritmische verdeling teneinde ook en vooral voor de relatief lage wrijvingswaarden een duidelijk onderscheid te kunnen maken.

Figuur 4.27 Grondsoortclassificatie volgens Searle op basis van de mechanische kleefmantelconus

Douglas en Olsen [1981] brachten in een soortgelijke grafiek voor de elektrische conus met kleefmeting verdere verfijningen aan wat betreft samenstelling, maar vooral wat betreft het verloop van de eigenschappen van de grond (zie figuur 4.28). Daarin werd door middel van pijlen (a tot en met e) aangegeven wat het effect is van vergroting van het percentage fijn materiaal, de korrelgrootte, de liquiditeitsindex, de K_o-waarde of het poriëngetal op de gemeten conusweerstand en de wrijvingsweerstand.

Figuur 4.28 Grondsoortclassificatie volgens Douglas en Olsen op basis van de elektrische kleefmantelconus

Robertson [1990] signaleerde dat de bovenvermelde betrekkingen niet altijd voldoen, omdat de grootte van de conusweerstand in beginsel van de terreinspanning afhangt, dat wil zeggen van de diepte beneden maaiveld. Ook de plaatselijke wrijvingsweerstand wordt, zij het anders dan de conusweerstand, door de terreinspanning beïnvloed. Daarom stelde hij voor een normering toe te passen van de in de grafieken gebruikte conusweerstand; de genormeerde conusweerstand wordt dan:

waarin:

q c	=	gemeten conusweerstand in MPa
σ v	=	totale terreinspanning in MPa
σ v ′	=	effectieve terreinspanning in MPa

Het genormeerde wrijvingsgetal wordt:

Daardoor ontstaat een classificatiegrafiek zoals getekend in figuur 4.29. In de grafiek is met pijlen aangegeven welke kwalitatieve gevolgen vergroting van de overconsolidatiegraad (OCR), de ouderdom, de gevoeligheid of de cementatie heeft voor de gemeten conusweerstand en de wrijvingsweerstand.

Figuur 4.29 Grondsoortclassificatie volgens Robertson op basis van de elektrische kleefmantelconus

Ook Olsen en Farr [1986] pasten een normering van de conusweerstand en wrijvingsweerstand toe om de (variatie in) geotechnische eigenschappen door middel van sonderingen mogelijk te maken. Daarbij hanteerden zij de genormeerde conuswaarde q_c1:

waarin:

q c	=	gemeten conusweerstand in tsf (≈ 0,1 MPa)
σ v ′	=	effectieve terreinspanning in tsf (≈ 0,1 MPa)
n	=	exponent afhankelijk van de grondsoort

Voor normaalgeconsolideerde gronden bedraagt n:

n = 0,6 voor grof zand;
n = circa 1 voor klei;
n = 0,75 - 0,9 voor menggronden en silt.

De genormeerde wrijvingsweerstand f_s1 bedraagt:

Het genormeerde wrijvingsgetal R_f1is hierdoor:

Het gebruik van de door Olsen en Farr [1986] gepresenteerde classificatiegrafiek is iteratief (zie figuur 4.30). Voor een exponentwaarde van bijvoorbeeld n = 0,6 worden op grond van de gemeten waarden q_c en f_s de genormeerde waarden q_c1 en R_f1 berekend, waarna de locatie van de grondsoort in de grafiek kan worden bepaald. Indien de voor die locatiegeldende n-waarde niet overeenkomt met n = 0,6, wordt een nieuwe n-waarde gekozen; op basis hiervan wordt de locatie van de grondsoort, dat wil zeggen de bijbehorende n-waarde, opnieuw bepaald. Dit proces wordt voortgezet totdat de gekozen n-waarde overeenkomt met de in de grafiek gevonden n-waarde.

Figuur 4.30 Grondsoortclassificatie volgens Olsen en Farr op basis van de elektrische kleefmantelconus

Ook in deze grafiek is aangegeven welke effecten een toename van de overconsolidatiegraad, de gevoeligheid of de instabiliteit heeft op de conusweerstand en de wrijvingsweerstand.