Kallion porakonekairaus ja kuvantaminen taitorakenteiden perustusten suunnittelussa

Abstract

Taitorakenteiden, kuten siltojen geoteknisessä suunnittelussa on oleellista tietää alueen pohjaolosuhteet, jotta kohteelle voitaisiin valita oikeanlainen perustamistapa. Erityisesti kallion varaan tehtyjen perustusten suunnittelussa käytetään apuvälineinä porakonekairausta, kallionäytekairausta, sekä porareiän kuvauksia. Näillä menetelmillä saadaan tarkkaa tietoa kallion laadusta, kuten esimerkiksi rakoilusta ja heikkousvyöhykkeistä.

Porareikien kuvantaminen on erityisen tärkeää kallion laadun arvioinnissa. Päämenetelminä toimivat optinen reikäkuvaus (OBI) ja akustinen reikäkuvaus (ABI). Telekuvaajilla saadaan porareiästä muodostettua 360° tasokuva, jokaiselle halutulle reiän mitalle. Reikäkuvauksilla saadaan merkittävää kalliolaadullista lisätietoa esimerkiksi porakonekairauksen havaintojen tai kairausnäytteen perusteella tehtävän rakennusgeologisen tulkinnan tueksi.

Tässä työssä perehdytään Suomessa käytettäviin kallioluokituksiin ja kallion laadun tutkimisen menetelmiin. OBI- ja ABI-kuvaus eroavat toisistaan merkittävästi ja sopivat kallion tutkimiseen erilaisissa olosuhteissa. Tutkimusmenetelminä hyödynnetään kirjallisuuskatsausta ja asiantuntijahaastattelua. Kirjallisuuskatsauksessa perehdytään menetelmien esittelyyn, kun taas asiantuntijahaastattelussa syvennytään reikäkuvausten käytön kokemuksiin Suomessa.

Porapaaluille esitettiin reikäkuvausvaatimukset vuonna 2023 uudistetussa Eurokoodin soveltamisohjeessa NCCI 7:ssä. Suomessa OBI- ja ABI-kuvaus ovat menetelminä suhteellisen uusia, joten niiden käyttö ja ohjeistus tulevat tarkentumaan tulevaisuudessa.

In the geotechnical design of engineering structures such as bridges, understanding the ground conditions of the site is essential for selecting an appropriate foundation type. In particular, the design of rock foundations relies heavily on methods such as borehole drilling, core sampling and borehole imaging. These techniques provide precise information about rock quality, such as fractures and weakness zones.

Borehole imaging is especially important for assessing rock mass conditions. The primary methods used are optical borehole imaging (OBI) and acoustic borehole imaging (ABI). With the use of televiewers, it is possible to generate a continuous 360° planar image of the borehole wall along the desired depth. Borehole imaging offers valuable supplementary information about rock quality, supporting the observations made during borehole drilling and geological interpretations based on core samples.

This thesis explores the rock mass classification systems used in Finland and the methods employed for assessing rock quality. OBI and ABI imaging differ significantly from each other and are suitable for rock mass investigation under different conditions. The research methods include a literature review as well as an expert interview. The literature review introduces the imaging techniques, while the interview provides practical insight into the use of borehole imaging in Finland.

Borehole imaging requirements for drilled piles were introduced in the updated 2023 Eurocode application guideline NCCI 7. In Finland, OBI and ABI are relatively new methods, and their application and guidelines are expected to become more refined in the future.