SUOMEN GEOTEKNILLINEN YHDISTYS -FINLANDS GEOTEKNISKA FÖRENING r.yFinnish Geotechnical Society

KAIRAUSOPAS IIIMAANÄYTTEIDENOTTAMINENGEOTEKNILLISIÄTUTKIMUKSIAVARTEN

2

LUKIJALLE

Tämä ”Kairausopas 1” -ohjeen PDF –versioon toteutettu skannaamalla alkuperäinen ohjeja muuttamalla sen koko A5:stä A4:ään.

Sisällön pitäisi olla täysin sama kuinalkuperäisessä, vain sisällysluettelonsivunumerot on muutettu.

Jälkipainos ilman Suomen geoteknillinen yhdistys r.y.:nkirjallista lupaa kielletty.

ISBN 951-676-303-0

Neljäs painos

OtapainoEspoo 1984

ALKULAUSESuomen geoteknillinen yhdistys r.y. asetti jäsen-

tensä keskuudesta vuonna 1967 toimikunnan laa-timaan geoteknillisissä tutkimuksissa tarvittavienmaanäytteiden ottamisohjetta. Toimikuntaan ovatkuuluneet dipl.ins. E. Arhippainen puheenjohtajana(28.2.1972 saakka), dipl.ins. U. Anttikoski, prof. K.V. Helenelund, dipl.ins. J. Holkko, apul.prof. L. K.Kauranne, prof. K-H. Korhonen, fil.tri. K. Korpela,dipl.ins. V. Myyrä, tekn.lis. L. Pitkäkoski, dipl.ins.A. Siren sekä tekn.lis. M. Tammirinne, joka ontoiminut toimikunnan sihteerinä.

Tämä Kairausopas III on laadittu pääasiassanykyistä käytäntöä noudattaen ja käyttäen hyväksijo olemassa olevia koti- ja ulkomaisia ohjeita.Näytteenottomenetelmiin kohdistuvia tutkimuksia eioppaan laatimisen yhteydessä ole suoritettu.Oppaassa pyritään kiinnittämään huomiota eri-tyisesti näytteiden huolelliseen ottamiseen ja käsit-telyyn eikä näytteenottimien yksityiskohtaiseenrakenteeseen ja toimintaan.

Helsinki, huhtikuussa 1972

SISÄLLYSLUETTELOMAANÄYTTEIDEN OTTAMINEN GEOTEKNILLISIÄ TUTKIMUKSIA

VARTEN SivuJOHDANTO .......................................................................... 3

1. NÄYTELAJIT ..................................................................... 32. NÄYTTEIDEN OTTAMINEN .............................................. 3

2.1 Näytteiden määrä ........................................................ 42.2 Näytteenottomenetelmän valinta ................................. 42.3 Häiriintyneiden näytteiden ottaminen .......................... 4

2.31 Näytteenottoon liittyvät tutkimukset .................... 42.32 Näytteiden ottaminen .......................................... 4

2.321 Koekuoppa ............................................... 42.322 Kierrekaira ja lapiokaira ............................ 42.323 Kannukaira ............................................... 52.324 Pienoismäntäkaira .................................... 52.325 Heijarikairan näytekaira ............................ 52.326 Heijarikairan sydännäytekaira ................... 52.327 Avoin putkikaira ........................................ 52.328 Vesi- tai ilmahuuhtelu ................................ 6

2.4 Häiriintymättömien näytteiden ottaminen .................... 62.41 Näytteenottoon liittyvät tutkimukset .................... 62.42 Näytteiden ottaminen .......................................... 6

2.421 Koekuoppa ............................................... 62.422 ST I-tyyppinen mäntäkaira ....................... 62.423 ST II -tyyppinen mäntäkaira ..................... 72.424 Norjalaistyyppinen mäntäkaira ..…………... 72.425 Foliomäntäkaira ........................................ 8

3. NÄYTTEIDEN KÄSITTELY MAASTOSSA ....................... 84. NÄYTTEENOTTOPCSYTÄKIRJA ......................................... 95. NÄYTTEIDEN PAKKAAMINEN JA KULJETUS ................. 9LIIITTEET

3

1. JOHDANTOMaalajien geoteknillisten ominaisuuksien tutkiminen maa-näytteistä on kairausten ohella peruslähtökohta maa-japohjarakenteita suunniteltaessa ja perustamistöihinkuuluvia seikkoja selvitettäessä. Näytteistä tehtävillä la-boratoriokokeilla pyritään saamaan mahdollisimman oikei-ta ja luonnonolosuhteita vastaavia tuloksia. Laboratorio-tutkimusmenetelmien ohella myös näytteiden ottamis-menetelmät vaikuttavat siihen, kuinka luotettavia tuloksialaboratoriokokeilla saadaan.Kairausopas III, joka sisältää maanäytteiden otto-ohjeetgeoteknillisiä tutkimuksia varten, jatkaa Suomen geotek-nillinen yhdistys r.y.:n julkaisemaa kairausoppaiden sar-jaa. Kairausopas III on tarkoitettu lähinnä näytteenotonyleisohjeeksi näytteiden ottajille ja myös pohjatutkimus-ohjelmia laativille geoteknillisille suunnittelijoille. Opas eisisällä eri kairojen yksityiskohtaisia käyttöohjeita ja raken-neselostuksia, jotka kairojen valmistajat ovat velvollisettoimittamaan kairojen käyttäjille. Oppaassa ei myöskäänole esitelty kaikkia mahdollisia näytteiden ottoon käytettä-viä ottimia, vaan on keskitytty vain nykyisin yleisimminkäytössä oleviin ottimiin.Häiriintyneiden näytteiden ottamiskalustoissa ei ole py-ritty käytettävien ottimien standardisointiin. Sen sijaan häi-riintymättömien näytteiden ottamiseen käytettävien otti-mien tulee mittasuhteiltaan täyttää liitteessä 1 esitetytvaatimukset.Maalajien ryhmityksessä on tässä oppaassa käytetty GEO-maalajiluokitusta (liite 4), joka eroaa jonkin verran van-hastaan käytössä olevasta RT-luokituksesta lähinnämaalajien raekokorajojen suhteen.

Geoteknillisissä laboratoriotutkimuksissa käytettävät maa-näytteet jaetaan tavallisesti häiriintyneisiin ja häiriintymät-tömiin näytteisiin.Häiriintyneissä näytteissä maalajin sisäinen rakenne onrikkoutunut, mutta käytännöllisesti katsoen kaikki maa-lajin aineosat ovat kuitenkin tallella ja alkuperäisessäsuhteessa. Näin ollen häiriintyneistä näytteistä voidaanjokseenkin luotettavasti määrittää maalajin rakeisuus.Kerroksellisista maalajeista otetuissa näytteissä ei kokonäytteestä määritetty rakeisuus yleensä vastaa näytteenmaalajeja. Huo-lellisesti esimerkiksi kierrekairalla ote-tuista savinäytteistä voidaan maalajin vesipitoisuuskuitenkin määrittää käy-tännön töissä riittävällä tark-kuudella. Vesipitoisuus saattaa kuitenkin poiketa todel-lisesta vesipitoisuudesta maan rakenteen rikkoutumisenjohdosta.Häiriintymättömällä maanäytteellä tarkoitetaan sellaistanäytettä, jossa maa on näytettä otettaessa häiriintynyt niinvähän, että sen voidaan katsoa edustavan luonnontilaistamaata. Toisin sanoen häiriintymättömässä näytteessä maa-lajin rakenne on säilynyt ehjänä. Häiriintymättömistä näyt-teistä laboratoriossa määritettyjä lujuus- ja kokoonpuris-tuvuus- ym. geoteknillisiä ominaisuuksia pidetään yleensäyhdenvertaisina maastossa "in situ" määritettyjen vastaa-vien ominaisuuksien kanssa.Nimitys häiriintymätön näyte on siinä suhteessa harhaan-johtava, että edullisimmissakin olosuhteissa parhaiten ko.maalajiin ja tarkoitukseen soveltuvilla laitteilla otetunnäytteen alkuperäistä jännitystilaa ei voida säilyttää eikäsitä näytteeseen laboratoriossa palauttaa. Vaikka näyte

silmämääräisesti tarkasteltuna näyttäisikin ehjältä, maanrakenteessa on todellisuudessa saattanut tapahtua muu-toksia, jolloin laboratoriokokeilla määritetyt maalajin omi-naisuudet ovat virheellisiä. Koska näytteen häiriintymis-aste riippuu näytteenottajan ammattitaidon lisäksi paitsimaa-lajista ja sen jännitystilasta myös näytteenottimenominai-suuksista ja näytteenottotavasta, on sekä näytteen-otin että tapa, jolla näyte on otettu (kiertämällä, paina-malla, lyömällä jne.) aina ilmoitettava näytteenottopöytä-kirjassa.Häiriintyneiden ja häiriintymättömien näytteiden lisäksivoidaan maasta ottaa myös ns. epätäydellisiä näytteitä.Tällaisissa näytteissä voi olla sekoittuneena useammastamaakerroksesta olevia maalajeja. Vaikka näyte sisältäi-sikin vain yhdestä kerroksesta peräisin olevaa maalajia,saattaa ko. maalajista olla esimerkiksi huuhtoutunut poisjoitakin lajitteita. Epätäydellisistä näytteistä ei voida ainaluotettavasti määrittää edes maalajin rakeisuutta. Tällaisianäytteitä saadaan esimerkiksi vesi- tai ilmahuuhteluakäytettäessä.Kivisistä ja lohkareisista maalajeista tavallisilla näytteen-ottomenetelmillä otetut näytteet ovat tässä mielessä lähesaina epätäydellisiä näytteitä, mutta näitä näytteitä ei kui-tenkaan tästä huolimatta lueta kuuluviksi epätäydellisiinnäytteisiin.

2. NÄYTTEIDEN OTTAMINEN

2.1 Näytteiden määräGeoteknillisissä tutkimuksissa tarvittavien näytteiden lu-kumäärän määrittämiseen liittyy useita tekijöitä, jotka onratkaistava kunkin suunnittelutapauksen yhteydessä japaikalliset pohjasuhteet huomioon ottaen joka kertaerikseen. Varsinkaan häiriintymättömien näytteiden tar-peesta ja määrästä ei voida antaa yleispätevää ohjetta.Otettujen näytteiden on kuitenkin aina edustettava luotetta-vasti juuri sitä maaperää, johon näytteistä saatuja koe-tuloksia aiotaan soveltaa. Etenkin häiriintymättömiä näyt-teitä on otettava yhdellä kertaa riittävän runsaasti, sillälisänäytteiden ottaminen myöhemmin saattaa aiheuttaahuomattavia lisäkustannuksia ja tutkimustulokset saattavatviivästyä. Toisaalta näytteiden ottamisessa on aina nouda-tettava suunnitelmallisuutta siten, ettei tarpeettomien näyt-teiden ottamisella lisätä tutkimuskustannuksia. Ennennäytteiden ottamista on aina selvitettävä miten suuria jaminkälaatuisia näytteitä tarvitaan suunniteltujen labora-toriokokeiden asianmukaiseen suorittamiseen.Häiriintyneitä näytteitä tulee jokaisen pohjatutkimuksenyhteydessä ottaa homogeenisissakin pohjasuhteissa alueenlaajuudessa riippuen vähintään 1-3 pisteestä tutkittavanalueen eri osista. Maaperän epähomogeenisuuden lisään-tyessä on näytteenottopisteiden lukumäärää lisättävä si-ten, että tarvittavat maalajitiedot pystytään näytteidenperusteella määrittämään koko tutkittavalla alueella.Syvyyssuunnassa näytteidenottotiheys määräytyy lähinnämaaperän kerrosjärjestyksen ja sen vaihtelun perusteella.Näytteitä otetaan niin tiheään, että kunkin erilaisenkyseiseen suunnittelutehtävään vaikuttavan kerroksenmaalajiominaisuudet pystytään niiden perusteella määrittä-mään. Maapohjan ollessa syvyyssuunnassa homogeeninen,näytteitä voidaan ottaa harvempaan. Näytteitä on otettavamaan pintakerroksista alkaen tutkimuksen tarkoituksestariippuen riittävään syvyyteen saakka.

4

Häiriintymättömien näytteiden ottaminen mäntäkairoillahienorakeisista maalajeista aloitetaan yleensä ns. kuiva-kuorikerroksen alapuolelta. Kuivakerroksesta on otettavapohjatutkimuksen tarkoituksesta riippuen joko häiriinty-neitä tai häiriintymättömiä näytteitä.

2.2 Näytteenottomenetelmän valintaNäytteiden ottamista suunniteltaessa on harkittava,minkälaisia näytteitä ko. suunnittelutehtävää varten tarvi-taan. Vasta tämän jälkeen voidaan valita tarkoituksen-mukaisia näytteenottomenetelmiä. Liitteessä 2 on esitettyne tavallisimmat maalajien geoteknilliset ominaisuudet,joiden selvittämiseksi tarvitaan joko häiriintymättömiä taihäiriintyneitä näytteitä.Näyteenottomenetelmän valintaan vaikuttaa myös näyt-teenoton kohteena oleva maalaji. Näytteenotto suunni-tellaan aina muuhun pohjatutkimukseen liittyen siten, ettämolemmat täydentävät toisiaan. Erilaisten näytteenotti-mien suositeltavuus häiriintyneiden ja häiriintymättömiennäytteiden ottamiseen erilaisissa maalajeissa on esitettyliitteessä 3.

2.3 Häiriintyneiden näytteiden ottaminen2.31 Näytteenottoon liittyvät tutkimuksetNäytteenottoa suunniteltaessa ja näytteenottopaikkojavalittaessa on ensin selvitettävä alueen maaperän geo-loginen yleisrakenne. Maaperän geologinen yleisselvitysvoidaan suorittaa maastossa silmävaraisin havainnoin taiilmakuvatulkintaa apuna käyttäen. Tarkempia geoteknil-lisiä tutkimuksia suunniteltaessa on maaperän yleiskuvantarkentamiseksi suoritettava kairauksia geologisin perus-tein valituissa "avainkohdissa". Esitutkimusten perusteellavalitaan näytteenottopaikat ja syvyydet sekä käytettävätnäytteenottomenetelmät. Kairausten lisäksi tutkimusalu-eella on määritettävä myös pohjavedenpinnan sijainti, jollaon merkitystä näytteenottosyvyyden ja käytettävän näyt-teenottomenetelmän valintaan sekä viime kädessä pohja-rakenneratkaisuihin samalla tavoin kuin otettavilla maan-äytteilläkin.

2.32 Näytteiden ottaminen2.321 KoekuoppaMoreenimaalajeissa sekä kivisissä hiekka- ja soramaa-lajeissa on koekuoppa luotettavin ja yksinkertaisin mene-telmä maakerrosten rakenteen sekä kallionpinnan sijain-nin selvittämiseksi. Koekuopan kaivusyvyys rajoittuu 3-4,5 metriin traktorikaivureita käytettäessä. Myös pohjavesirajoittaa koekuopan kaivusyvyyttä.Kaivetusta koekuopasta on aina otettava ainakin häi-riintyneitä näytteitä. Yleensä näytteet otetaan kuopankaivuluiskasta alas varisutetusta maasta. Jos maapohja onhomogeeninen, maata varisutetaan yhdellä kertaa kokonäytteenottosyvyyttä vastaavalta korkeudelta. Kerroksel-lisesta maasta on näytteet tarvittaessa otettava kerroksit-tain. Jos eri kerroksista otetaan yhteinen näyte, tästä ontehtävä aina merkintä näytteenottopöytäkirjaan ja näytteennimilappuun. Koekuopasta määritetään myös maalajinkivi- ja lohkarepitoisuus, jotka voidaan tällä tavalla määrit-tää huomattavasti luotettavammin kuin kairausten ja maan-pinnalta tehtyjen havaintojen perusteella.Samalla kun koekuopan avulla voidaan tarkistaa kallion-pinnan sijainti, maalajien kerrosrajat sekä usein myöspohjavedenpinta ja saada erittäin luotettavat näytteet,

koekuoppa on myös eräänlainen "koekaivanto". Koekuop-paa kaivettaessa on tehtävä havaintoja maalajien kaivetta-vuudesta sekä niiden käyttäytymisestä kaivun aikana. Sa-moin voidaan tehdä havaintoja pohjaveden vaikutuksestakuopan seinämien pystyssä pysymiseen sekä pohjavedenvirtaamisesta koekuoppaan, joita kaikkia havaintoja tar-vitaan pohjarakenteiden ja pohjarakennustöiden suunnitte-lussa. Myös koekuopasta otetuilla valokuvilla saattaa ollamerkitystä suunnittelijalle, jolla ei ole ollut mahdollisuuttakäydä tutkimuspaikalla koekuoppaa kaivettaessa.Koekuopasta on tehtävä koekuoppapöytäkirja, johon kuo-pan kartta- ja leikkauspiirrosten lisäksi on merkittäväkaikki em. havainnot ja otettujen näytteiden paikat. Esi-merkki tällaisesta pöytäkirjasta on kuvassa 10. Ellei eri-tyistä koekuoppapöytäkirjaa ole, nämä merkinnät tehdäänesim. näytteenottopöytäkirjan huomautussarakkeeseen.

2.322 Kierrekaira ja lapiokairaKierrekairan/lapiokairan muodostaa kierre-/lapio-otin (ku-va 1) sekä siihen kiinnitettävät jatkotangot ja tankojenyläpäähän kiinnitettävä vääntövarsi. Tankoina käytetääntavallisesti painokairan tankoja. Ennen varsinaisen näyt-teenoton aloittamista poistetaan maanpinnasta humus-kerros sekä irtonainen maa. Kierrekairaa voidaan kiertääjoko käsin tai koneellisesti. Kiertämisen jälkeen ottimensyvyys mitataan ja merkitään näytteenottopöytäkirjaan.Otin nostetaan maasta näytettä varisuttamatta. Jos näytteetlähetetään laboratorioon tutkittaviksi, ottimesta irroitettunäyte laitetaan esimerkiksi muovipussiin. Pussi suljetaanmahdollisimman pian, jottei näytteen vesipitoisuus pääsemuuttumaan. Tyhjentämisen jälkeen otin kierretään uudel-leen maahan reiän pohjasta alaspäin. Kun otin on täyt-tynyt, se nostetaan jälleen ylös ja tyhjennetään.Jos kierre- tai lapiokairalla otetaan näytteitä 3-4 metriäsyvemmältä, kairaa on vaikeaa käsitellä ylös nostettaessa,ellei tangostoa irroiteta liitoksistaan. Irroitus voidaan suo-rittaa 2-3 metrin osiin. Kairaa ylös nostettaessa voidaankäyttää apuna kairan nostimia. Karkearakeisissa maa-lajeissa saattavat kivet vaikeuttaa ottimen maahan kier-tämistä. Lapiokairaa käytettäessä ei löyhistäkään maa-lajeista ole mahdollista saada kerralla näytettä enempääkuin ottimen sisään mahtuu. Sen sijaan kierrekairaa käy-tettäessä voidaan löyhistä, hyvin koossapysyvistä maaker-rostumista (lähinnä savimaalajeista) ottaa kierreosaa pi-dempikin näyte. Otinta ei kuitenkaan saa kiertää kerrallaniin syvälle maahan, että se ylösnostettaessa rikkoutuu.Kierrekairalla näytteitä otettaessa on huomattava, ettänäytettä ylös nostettaessa sen pintaan saattaa sekoittuaylempien kerrosten maata. Jos näyte otetaan esimerkiksisiitti- tai hiekkakerroksen alla olevasta savikerrostumasta,näytteen pinnasta ennen sen poistamista kairasta on "kuo-rittava" pintaosa pois siten, että jäljelle jäävä näyte sisäl-tää vain savikerrostumasta otettua maata. Muussa tapauk-sessa näytteestä laboratoriossa määritetty rakeisuus saat-taa olla virheellinen. Myös näytteen pintaan kertyneen yli-määräisen veden takia on pintaosa poistettava ennen näyt-teen panemista muovipussiin.Jos kierre- tai lapiokairalla otetaan näytteitä kerrallisistasavi- tai silttimuodostumista ja kerrallisuus on todettavissanäytteestä ennen sen poistamista kairasta, kerrallisuudestaon tehtävä merkintä sekä näytteenottopöytäkirjaan ettänäytteen nimilappuun. Sen jälkeen kun näyte on poistettuottimesta ja laitettu muovipussiin sekä kuljetettu labora-

5

torioon, ei näytteen kerrallisuutta enää useinkaan voidatodeta. Laboratoriossa saadaan määritetyksi vain kokonäytteen keskimääräinen rakeisuus. Ellei tällöin oletiedossa, että ko. näyte edustaa kerrallista maata, tästäsaattaa aiheutua vääriä tulkintoja ja jopa suunnittelu-virheitä.

2.323 KannukairaKannukairan muodostaa kannuotin (kuva 2) sekä siihenkiinnitettävät jatkovarret ja vääntövarsi. Samassa varressavoi olla useampiakin kannuja. Eloperäisissä maalajeissa jasavimaalajeissa käytettävän kevyen kannukairan (kuva 2a)jatkovarret ovat yleensä 1...1,5 metrin pituisia putkia.Varret liitetään toisiinsa erikoisliitoksilla, jotka mahdol-listavat kairan kiertämisen sekä myötä- että vastapäivään.Raskaampaa kannukairaa voidaan käyttää myös karkea-rakeisissa maalajeissa, jolloin kairassa on yleensä kier-tymättömin liitoksin varustetut tukevat terästangot.Ennen näytteenoton aloittamista tehdään maanpinnassaolevan kuivakuori- tai täytemaakerroksen läpi reikä esi-merkiksi kierrekairalla. Suljettu kannuotin painetaan maa-han haluttuun näytteenottosyvyyteen. Painettaessa on suo-siteltavaa kiertää kairaa hieman myötäpäivään, jotta kannuei pääse aukeamaan. Näytteenottosyvyydessä kairaa kier-retään muutama kierros vastapäivään, jolloin kannu avau-tuu ja kairasta ulkoneva "huuli" ohjaa maata kannun si-sälle. Kun kannu on täyttynyt, kairaa kierretään myötä-päivään, jolloin kannu sulkeutuu. Otin nostetaan maasta janäyte poistetaan kannusta joko muovipussiin tai maahan.Näytettä kannusta muovipussiin laitettaessa on varottavaylimääräisen veden joutumista pussiin. Aina ennen ottimenmaahan painamista on kannu huolellisesti puhdistettava jatarkastettava, että se avautuu ja sulkeutuu vapaasti.Kerroksellisista maalajeista kannukairalla näytteitä otet-taessa on näytteen kerroksellisuus merkittävä näytteen-ottopöytäkirjaan ja näytteen nimilappuun samalla tavallakuin kierre- ja lapiokairan yhteydessä.

2.324 PienoismäntäkairaPainokairan tankoihin kiinnitetty pienoismäntäotin (kuva2c) painetaan tai lyödään maahan näytteenottosyvyyteennäytesylinteri suljettuna. Olin avataan nostamalla mäntäyläasentoonsa ja lukitaan kiertämällä tankoa neljännes-kierros myötäpäivään. Kairaa painetaan edelleen maahan,kunnes ottimen sylinterin sisässä oleva purkki on täyttynytmaalla. Otin on nostettava maasta tasaisesti. Nostamisenjälkeen näytepurkki poistetaan ottimesta laboratorioonlähetettäväksi. Otinta voidaan käyttää myös ilman näyte-purkkia, jolloin näyte sylinteristä tyhjennetään esimerkiksimuovipussiin.

2.325 Heijarikairan näytekairaHäiriintyneitä maanäytteitä voidaan heijarikairalla ottaamäntäotintyyppisiä näytteenottimia käyttäen (kuva 3a).Ennen näytteenoton aloittamista asetetaan ottimen sisällenäytepurkki. Samalla on myös tarkistettava, että ottimenmäntä pääsee kiertymään auki. Jos maalaji- tai pohjavesi-suhteet näytteenottopaikalla ovat sellaiset, että näytteenpysyminen purkin sisällä otinta ylös nostettaessa on epä-varmaa, ottimen alapäähän asetetaan ohuesta messinki- taiteräspellistä tehty liuskasulkija (kuva 3c). Muut kairaus-paikalla ennen näytteenottoa suoritettavat toimenpiteetovat samat kuin heijarikairauksen yhteydessä (Kairausopas

l). Kun otin on lyöty näytteenottosyvyyteen, näytteenottaminen tapahtuu samanaikaisesti lyömällä ja kiertämälläkairaa.Otettaessa näytteitä kivisistä maalajeista heijarikairannäytteenottimilla samoin kuin muillakin sellaisilla otti-milla, joilla ei näytteeseen ottimen pienuudesta johtuensaada mukaan kiviä, näytteen nimilappuun sekä näytteen-ottopöytäkirjaan on aina tehtävä huomatus siitä, että näyt-teen edustama maalaji sisältää todellisuudessa kiviä, vaik-ka niitä ei otetussa näytteessä olekaan.

2.326 Heijarikairan sydännäytekairaSuurempaa heijarikairauskalustoa ("superheijarikairaus-kalusto") käyttäen voidaan myös moreenista ja sorasta ot-taa häiriintyneitä näytteitä kuvassa 4 esitetyllä järeällänäytteenottimella ns. sydännäyteottimella. Näytteenotossaheijarikairauskaluston avulla lyödään maahan maakengällävarustettu työputki, jonka sisälle, kairausputkiston ala-päähän, on kiinnitetty näytteenotin. Sisäkkäin olevat työ-ja kairausputket on kiinnitetty toisiinsa yläpäistään. Kuntyöputki on lyöty maahan niin syvälle, että näytteenotin ontäyttynyt maalla, näytteenottimen lukitus irrotetaan jakairausputkea lyödään heijarilla työputken kärjessä olevaamaakenkää vasten. Tällöin näytteenottimen kärkiliuskattaipuvat sisällepäin ja sulkevat näytteenottimen alapään.Tämän jälkeen sisempi putkisto näytteenottimineen noste-taan työputkesta ja näyte tyhjennetään esimerkiksi muovi-pussiin. Kärjen uusimisen jälkeen kairausputki näyt-teenottimineen lasketaan työputkeen ja näytteenottoajatketaan edellä kuvatulla tavalla. Työputken kohtaamakivi voidaan rikkoa esimerkiksi räjäyttämällä, jonkajälkeen työputkea voidaan edelleen lyödä maahan.

2.327 Avoin putkikairaEsimerkki avoimesta putkiottimesta on kuvassa 3b("Spoon Sampler"). Samanlaista näytteenotintyyppiä edus-taa myös ns. "Standard Penetration Test"-kaira. Myösmaaputkikairauskalustoihin voidaan liittää avoin putkiotin.Näytteitä otettaessa otinta lyödään tai kierretääntyöputkella tehdyn reiän pohjasta alaspäin maahan niin,että näytesylinteri täyttyy maalla (kuva 5b). Tämän jälkeenotin nostetaan ylös ja tyhjennetään. Työputkea painetaan(ai kierretään tämän jälkeen syvemmälle maahan ja otintalyödään tai kierretään edellisen näytteenoton tekemänreiän pohjasta alaspäin, kunnes näytesylinteri täyttyy taasmaalla.Myös timanttikairauksen (sydännäytekairauksen) näyt-teenotin voidaan katsoa kuuluvaksi avoimiin putkiottimiin.Timanttikairausta käytetään yleensä etenkin kallionäyt-teiden ottamiseen ja kivisten ja lohkareisten maakerrostenalla olevan kalliopinnan tarkistamiseen epäselvissä tapa-uksissa. Tässä oppaassa ei kuitenkaan käsitellä tarkemminkallionäytteiden ottoa. Maakerroksissa suoritettujen sydän-näytekairausten yhteydessä huuhteluveden mukana saa-daan maanpinnalle maata kairausreiästä. Huuhteluvedensameudesta ja väristä voidaan tehdä myös maalajia kos-kevia arvioita.

2.328 Vesi- tai ilmahuuhteluOtettaessa näytteitä vesi- tai ilmahuutelun avulla lyödäänmaahan haluttuun näytteenottosyvyyteen rakosiivilällävarustettu tai rei'itetty putki. Putken sisälle työnnetään

6

huuhteluletku, joka on yhdistetty joko ilmakompressoriintai huuhtelupumppuun.Ilmahuuhtelua voidaan käyttää vain silloin, kun siivilä-putken upotussyvyys on pohjavedenpinnan alapuolellavähintään yhtä suuri kuin nostokorkeus vedenpinnan ylä-puolelta maanpintaan. Ilmahuuhtelulla nostettu näyte voi-daan kerätä putkeen tai pussiin, johon se kerrostuu kään-teiseen kerrosjärjestykseen.Kun huuhteluletkuun johdetaan vesipaine, paineellinenvesi irrottaa maa-ainesta putken ympäriltä ja nostaa senmukanaan maanpinnalle, jossa huuhteluvesi näytteineenjohdetaan selkeytysaltaaseen ja kerätään talteen. Vesi- taiilmahuuhtelulla saatavat maanäytteet ovat yleensä epätäy-dellisiä eikä niistä voida määrittää luotettavasti edes maa-lajin rakeisuutta.

2.4 Häiriintymättömien näytteiden ottaminen2.41 Näytteenottoon liittyvät tutkimuksetTutkimusalueella esiintyvän maaperän geologinen rakenneja pohjavesisuhteet alueella on tunnettava näytteenottoasuunniteltaessa. Ennen häiriintymättömien näytteidenottamista on tutkimuspaikalla yleensä aina suoritettavakairauksia ja joissakin tapauksissa saattaa olla tarkoituk-senmukaista ottaa maasta häiriintyneitä näytteitä.Kirausten ja maaperän geologisen rakenteen perusteellavalitaan sekä näytteenottopaikat että näytteenottosyvyydet.Koska häiriintymättömien näytteiden ottaminen ja niidenlaboratoriotutkimukset ovat verrattain kalliita verrattunapelkkiin kairauksiin, näytepisteitä valittaessa on pyrittävämäärittämään tutkimusalueelta sellaiset paikat, jotkaparhaiten edustavat ko. tutkimusalueen maaperää. Tällätavalla näytepisteiden lukumäärää voidaan rajoittaa muu-tamiin hyvin valittuihin "avainpisteisiin". Myös maaperänsuhteen muusta alueesta selvästi poikkeavista kohdista onyleensä otettava näytteitä.Näytteenottopisteen etäisyyden kairauspisteestä tai toi-sesta näytteenottopisteestä on maanpinnan tasossa oltavavähintään 2 metriä, ettei näytteissä olisi muiden kairaustenaiheuttamaa häiriintymistä. Yleensä etäisyyden on oltavasitä suurempi mitä syvemmältä näytteitä otetaan.Häiriintymättömiä näytteitä voidaan esimerkiksi ST 1-, STII- ja norjalaistyyppisillä mäntäottimilla ottaa tavallisissatutkimuksissa samasta reiästä yksi näytesarja ts. yksiottimen nosto yhtä syvyysmetriä kohti. Jos näytteitähalutaan ottaa tiheämpään, ne on otettava kahdesta reiästäsyvyyssuunnassa limittäin siten, että toisesta reiästä otetunnäytteen alapään syvyydestä alkaen otetaan näyte ainatoisesta reiästä. Näytteenottoa suunniteltaessa on tällöinotettava huomioon maakerrosten mahdollinen kaltevuus,joka selvitetään ennakkokairauksien avulla.

2.42 Näytteiden ottaminen2.421 KoekuoppaKoekuopasta otetaan häiriintymättömiä näytteitä tavalli-sesti metallipurkkeihin (kuva 6). Purkkien seinämävah-vuus määräytyy pääasiassa näytteen maalajin mukaan.Yleensä seinämävahvuus on 2-4 mm ja seinämän ala-reunan teroituskulma 45°-60°. Näytepurkkien seinämän onkuitenkin aina oltava niin paksu, että purkki säilyttääkaikissa normaalisti esille tulevissa käsittelyvaiheissaympyräpoikkileikkauksensa. Näytepurkin sisähalkaisijantulee olla vähintään 10 cm. Mitä suurempi on näytteen

halkaisija, sitä suurempi osa näytteen keskiosasta jäähäiriintymättä, mutta sitä työläämpää on näytteenotto.Näytteen korkeus riippuu maalajista ja näytteen käyttötar-koituksesta. Savi- ja silttimaalajeissa käytetään tavallisesti15-20 cm korkeita purkkeja. Karkearakeisissa maalajeissanäytepurkin korkeuden ja halkaisijan suhteen on oltavapienempi kuin savi- ja silttimaalajeissa. Näytepurkit onvarustettava jäykillä kansilla, joilla ne voidaan tiiviistisulkea.Näytepurkki on näytettä otettaessa pyrittävä saamaanmaahan painamalla joko käsin, käyttäen apuna vipuja tainestepuristinta (kuva 6f). Painettaessa on suositeltavaakäyttää ohjaussylinteriä, jonka avulla purkki saadaanpainumaan maahan suoraan ilman sivusiirtymiä (kuva 6a).Kovissa maalajikerrostumissa purkkia joudutaan lyömään,jolloin näyte yleensä häiriintyy. Kun purkki on painetturiittävän syvälle mahan, näytteen yläpinta tasataan purkinyläreunan tasoon ja purkin päälle asetetaan kansi. Purkkiirroitetaan maasta varovasti, ettei näyte häiriinny.Irroitettaessa voidaan kaivaa maata purkin ympäriltähieman purkin alareunan tasoa syvemmälle (kuva 6b).Tämän jälkeen purkki irroitetaan maasta jonkin verranalareunan alapuolelta varoen, ettei näyte pääse valumaanpois. Purkki käännetään ylösalaisin, näytteen pintatasataan purkin alkuperäisen alareunan tasoon ja purkkisuljetaan tiiviisti myös toisesta päästään. Näytteet tiiviistäja hyvin koossapysyvistä maalajeista voidaan otta myöskuvissa 6c ja 6d tai 6e esitetyillä tavoilla.Koekuopasta häiriintymättömiä näytteitä otettaessa onkuopasta näytteidenoton lisäksi tehtävä samat havainnotkuin häiriintyneidenkin näytteiden ottamisen yhteydessä.Havainnot ja näytteidenottokohdat on merkittävä koekuop-papöytäkirjaan (kuva 10). Ellei sellaista ole, niin havainnotmerkitään näytteenottopöytäkirjan huomautussarakkee-seen.

2.422 ST 1 -tyyppinen mäntäkairaST I-tyyppinen mäntäkaira (kuva 7a) muodostuu mäntä-ottimesta sekä siihen liitettävistä suojaputkista ja niidensisässä olevista tangoista tai teräsnauhasta. Itse mäntäotinmuodostuu männästä ja sylinteristä sekä näytepurkeista.Näytepurkkien sisähalkaisija on 50 mm.

Näytteenoton valmistelutEnnen näytteenottimen maahan painamista on tarkas-tettava, että männän (automaattinen) lukituslaite toimiilukiten männän sekä ala- että yläasentoon. Samoin on tar-kastettava, että sylinterin sisälle laitettavat näytepurkit ovatehjät ja sylinteri on sisältä puhdas, jotta purkit pääsevätvapaasti liikkumaan sylinterin sisällä näytteenoton jälkeenkairaa tyhjennettäessä. Tarvittaessa asetetaan ottimenalapäähän liuskasulkija näytteen pysyvyyden paranta-miseksi. Liuskasulkijan käyttö aiheuttaa yleensä ainakinlievää näytteiden häiriintymistä.Näytteenottokohtaan tehdään kuivakuorikerroksen läpi-reikä tavallisesti kierre- tai lapiokairalla. Häiriintymättö-mät näytteet tästä kerroksesta otetaan koekuopasta.

Näytteiden ottaminenMäntäotin painetaan haluttuun näytteenottosyvyyteenpystysuorassa asennossa liittäen kairan jatkeeksi tarvittavamäärä suojaputkia ja sisätankoja. Tankojen tilalla voidaankäyttää teräsnauhaa. Tiiviissä maakerroksissa voidaan kai-

7

raa varovasti lyödä. Sekä painaminen että mahdollinenlyöminen on kohdistettava suojaputkiin. Painaminen voi-daan suorittaa joko miesvoimin, mekaanista taikka hydrau-lista nostinta tai vipukankea apuna käyttäen. Painettaessaon varottava taivuttamasta putkia.Kun otin on halutussa näytteenottosyvyydessä, männänlukitus avataan ja mäntä kiinnitetään maanpinnan suhteenliikkumattomaksi. Varsinainen näytteiden ottaminen onaloitettava välittömästi sen jälkeen, kun otin on painettunäytteenottosyvyyteen, jotta näytesylinteriin männänyläpuolelle ei pääse työntymään vettä männän ja sylinterinvälisestä tiivistyksestä huolimatta. Näytettä otettaessakairaa painetaan edelleen maahan, jolloin maa työntyyottimen sisällä oleviin näytepurkkeihin. Näytteenottamisen aikana on kairaa painettava maahan jatkuvasti jamahdollisimman tasaisesti. Painamisnopeuden on oltavasellaisen, että näytteen työntyminen sylinteriin (noin 70cm) kestää vähintään noin 20 sekuntia.Jos kairaa joudutaan näytteenoton aikana maan tiiveydentakia lyömään, lyöntien on oltava kevyitä, jotta kairatyöntyisi mahdollisimman tasaisesti maahan. Lyömisenaikana voidaan kairaa lisäksi painaa maahan tunkeutumi-sen tehostamiseksi. Jos kairan painuminen pysähtyy kovanmaakerroksen tai esimerkiksi kiven takia, kaira on nos-tettava ylös. Näyte on otettava uudesta reiästä tai reikä onyritettävä avata esimerkiksi kierrekairalla. Jos kairaajoudutaan lyömään näytteenoton aikana, siitä on tehtävämerkintä näytteenottopöytäkirjaan, koska näytteet saatta-vat tällöin olla häiriintyneitä.Kun kaira on painettu maahan niin pitkälle, että sylinterion lähes täysin, painetaan loppumatka varovasti. Näytettäei saa puristaa kokoon liialla työntämisellä. Sylinterintäyttymisen jälkeen lukittuu mäntä automaattisesti (tailukitaan) yläasentoonsa. Lukitus on aina varmistettava.Tämän jälkeen kairaa hieman pyöräytetään, jotta näyteleikkautuisi irti maasta ottimen alapään tasossa. Kaira nos-tetaan maasta varoen nykäyksiä. Myös liian nopeaa jatku-vaa nostamista on vältettävä, jotta näyte ei maareiässäsyntyvän alipaineen vaikutuksesta putoaisi. Nostamisenhelpottamiseksi suojaputkisto ja sisätangosto irroitetaanliitoksistaan 2-3 metrin osiin. Jos tankojen tilalla käytetäänteräsnauhaa, se irroitetaan ennen ylösnostamista mäntä-mekanismista ja kelataan rullalle maanpinnalle.Näytteenotin muodostuu kahdesta sisäkkäisestä sylinte-ristä ja niiden sisällä olevista näytepurkeista. Ulommainensylinteri toimii sisemmän suojavaippana. Suojaavan ulko-vaipan ansiosta otin kestää jossain määrin myös lyömistä.

Näytteenoton valmistelutNäytepurkkeja ottimen sisään työnnettäessä tarkastetaan,että purkit ovat ehjät ja sylinteri sisältä puhdas, jotta purkitpääsevät vapaasti liikkumaan sylinterin sisässä. Jos näyt-teenottoa edeltäneiden tutkimusten perusteella on todettumaan olevan sellaista, että näytettä otettaessa on olemassaottimen ulkovaipan pyörimisvaara, vaippa on varustettavapyörimisen estävillä (irto)siivekkeillä. Tarvittaessa voi-daan ottimen alapäähän asettaa liuskasulkija. Liuska-sulkijan käyttöä on kuitenkin vältettävä, koska se aiheuttaanäytteen häiriintymistä.Ennen ottimen maahan painamista on tarkastettava, ettäsisävaipan ulostyöntyminen on esteetön. Samalla on tar-kastettava sisävaipan ulostyöntymiseen tarvittavien kier-

rosten määrä. Muut toimenpiteet ennen näytteenoton aloit-tamista ovat samat kuin ST I:IIä näytteitä otettaessa.

Näytteiden ottaminenKaira painetaan maahan tangoista joko miesvoimin pai-novarsien avulla tai mekaanista taikka hydraulista nostintakäyttäen. Painettaessa on varottava, etteivät tangot pääsekiertymään kumpaankaan suuntaan. Samoin tankoja toi-siinsa liitettäessä on alemman tangon kiertyminen estet-tävä. Kun otin on painettu haluttuun näytteenottosyvyy-teen, kaira ankkuroidaan maahan siten, ettei se pääsepystysuunnassa liikkumaan. Ankkurointi on kuitenkinsuoritettava siten, että tangot pääsevät esteettä kiertymään.Jos kaira ei mene painamalla maahan, sitä voidaan lyödä.Lyöminen suoritetaan esimerkiksi heijarikairauskalustonavulla.Ottimen sisemmän sylinterin ulostyöntäminen eli var-sinainen näytteiden ottaminen tapahtuu kiertämällä tan-goista vastapäivään. Tällöin sisempi sylinteri ottimenmäntämekanismin ansiosta työntyy ulos ulkovaipan sisäs-tä. Kierrettäessä lasketaan kierrokset ja seurataan, etteikaira pääse nousemaan ylöspäin. Kiertämisnopeuden onoltava noin 1 kierros sekunnissa, jolloin sisäsylinteri pai-nuu maahan noin 1 cm/s:n nopeudella. Tiiviissä maala-jeissa ei tällaista kiertämisnopeutta voida aina noudattaa.Kiertäminen on kuitenkin pyrittävä suorittamaanyhtäjaksoisesti alusta loppuun saakka.Kun tankoja on kierretty sisäsylinterin ulostyöntämiseentarvittava määrä, kiertämisvastuksessa havaitaan selväsuureneminen. Tällöin sisäsylinteri on työntynyt kokonaanulos ulkovaipan sisästä ja näytepurkit ovat täynnä maata.Jos kiertyminen on pysähtynyt, ennenkuin tarvittava määräon kierretty tai vasta useamman kierroksen kuluttua, siitäon tehtävä merkintä näytteenottopöytäkirjaan. Näytteetsaattavat tällöin olla häiriintyneitä tai purkit ovat vajaat.Pöytäkirjaan on merkittävä myös kairan mahdollinennouseminen kiertämisen aikana.Kaira nostetaan maasta joko nostovarsien avulla, hyd-raulisella nostimella tai mekaanisella nostimella. Nosta-minen on suoritettava nykäyksittä ja mahdollisimman ta-saisella nopeudella, jotta näyte ei putoaisi sylinteristä.

Näytteiden poistaminen ottimestaNäytteiden ottaminen ulos ottimesta tapahtuu asettamallakaira pukkien tai telineiden varaan vaakasuoraan asentoonja kiertämällä tangoista myötäpäivään. Tällöin sisäsylinterivetäytyy ulkovaipan sisään ja näytepurkit tulevat esille.Kun kukin purkki on tullut kokonaan näkyviin, se leika-taan irti ja suljetaan heti'tiiviisti kumitulpilla. Silttimaa-lajeista näytteitä otettaessa saattavat näytepurkit juuttuakiinni putkeen kuten ST Iasäkin.

2.424 Norjalaistyyppinen mäntäkairaNorjalaistyyppinen mäntäotin (kuva 7c) eroaa edelläesitetyistä ruotsalaistyyppisistä mäntäottimista pääasiassasiten, että sen näytepurkin muodostaa vain yksi näyteputki,joka näytteenoton jälkeen irrotetaan ottimesta. Näyteputkion saumatonta ruostumatonta terästä. Yleisin putken pituuson 80 cm ja sisähalkaisija noin 50 mm. Mäntäotin paine-taan maahan suojaputkista. Suojapukien sisällä ovat sisä-tangot, kuten ST I-tyyppisessä kairassa.

8

Näytteenoton valmistelutNorjalaistyyppistä mäntäotinta näytteenottokuntoon lai-tettaessa on erityisesti tarkastettava, että näyteputki onsisältä puhdas eikä putkessa ole painautumia, jotka estävätmännän liikkumisen sen sisällä. Putken on kiinnityttävätukevasti ottimen runkoon, ettei se näytteenoton aikanapääse taipumaan sivuille. Lopuksi tarkastetaan, että mäntäon lukittuna ala-asentoonsa. Maanpinnassa olevan kuiva-kuori- tms. kerroksen läpi tehdään yleensä reikä kierre- tailapiokairalla.

Näytteiden ottaminenKaira painetaan maahan kohtisuorassa maanpinnansuhteen. Painaminen suoritetaan suojaputkista kuten STIasä. Kun otin on halutussa näytteenottosyvyydessä, män-nän lukitus avataan ja mäntä kiinnitetään sisätankojenavulla maanpinnan suhteen liikkumattomaksi. Tämän jäl-keen kairaa painetaan edelleen suojaputkista maahan,jolloin maa työntyy näyteputkeen. Kaira on pyrittäväpainamaan yhtäjaksoisesti tasaisella nopeudella koko put-ken pituudelta. Jos maa on sellaista, ettei koko putkenpituutta voida painaa yhdellä kertaa, painaminen on suo-ritettava lyhyin sysäyksin. Lyömistä on vältettävä, koskanäyte häiriintyy ja putken kiinnitys saattaa rikkoutua. Kunputki on täynnä, mäntä lukitaan yläasentoonsa. Häiriinty-mättömiä näytteitä otettaessa ei kairaa saa painaa maahannäyteputken täyttymisen jälkeen, jotta näyte ei puristuisikokoon putkessa.Savi- ja silttimaalajeissa on ennen ottimen ylösnostamistasuositeltavaa pyöräyttää kairaa hieman, jotta näyte leik-kautuisi irti maasta. Ottimen nostaminen on suoritettavavarovasti, ettei näyte putoa. Löyhistä silttimaalajeista näyt-teitä otettaessa näyte saattaa pudota kaikista varotoimen-piteistä huolimatta. Suojaputkisto ja sisätangosto voidaannostettaessa irroittaa liitoksistaan 2-3 metrin osiin.

Näytteen poistaminen ottimestaKun näytteenotin on nostettu maasta, näyteputki irroitetaanottimesta. Putken alapäähän laitetaan tiivis kumitulppa.Yläpäähän jäävä tyhjä tila täytetään maalla. Näytteen jatäytemaan väliin laitetaan muovikalvo. Tämän jälkeensuljetaan myös putken yläpää tiiviisti tulpalla.

2.425 FoliomäntäkairaTavallisilla mäntäkairoilla voidaan yleensä ottaa vainsuhteellisen lyhyitä (< 1 m) näytteitä. Pitemmissä näyt-teissä näytteen ja näytesylinterin sisäpinnan välinen kitkatulee niin suureksi, että näyte sen johdosta häiriintyy.Pitempien yhtenäisten maanäytteiden ottamisessa voidaankäyttää ns. foliomäntäkairaa, jossa näytteen ja sylinterinvälinen kitka on poistettu näytteen ja sylinterin välissäolevilla metalliliuskoilla. Kuvassa 7d on esitetty erään(ruotsalaisen) foliomäntäkairan periaatepiirros. Näytteitäotettaessa ei liuskojen ja näytteen välillä tapahduminkäänlaista liukumista. Liukumista ja siitä aiheutuvaakitkaa esiintyy vain liuskojen ja näytesylinterin sisäpinnanvälillä. Myös näytettä ulos työnnettäessä kitkaa esiintyyvain liuskojen ja putken sisäpinnan välillä.Jos näyte halutaan kuljettaa mahdollisimman häiriinty-mättömänä laboratorioon, se on katkottava sopivan pitui-siin osiin, jotka on pantava esimerkiksi halkaistun, näyt-teen läpimittaa vastaavan muoviputken sisälle. Putkenpuoliskot kiinnitetään toisiinsa ja päät suljetaan tiiviisti,

jotta näytteen vesipitoisuus ei pääse muuttumaan. Josnäytteitä ei tarvitse säilyttää häiriintymättöminä, voidaanpitkä näyte paloitella ja laittaa halutut osanäytteet muovi-pusseihin myöhempiä tutkimuksia varten.Foliomäntäkairalla näyte saadaan putkeen ja myös put-kesta ulos jokseenkin häiriintymättömänä. Näyte on kui-tenkin laboratorioon siirtämistä varten laitettava purkkei-hin, jolloin häiriintymistä saattaa tapahtua. Edullisinta olisisuorittaa sellaiset laboratoriokokeet, joissa tarvitaan häi-riintymättömiä näytteitä, näytteenottopaikalla kenttälabo-ratoriossa. Foliomäntäkairoilla otettuja näytteitä käytetäänkuitenkin verrattain vähän maalajien lujuus- ja painumis-ominaisuuksien määrityksiin laboratoriossa.

3. NÄYTTEIDEN KÄSITTELY MAASTOSSA

Kun yksittäinen näytepurkki on poistettu mäntäottimesta jairrotettu erilleen muista purkeista, se on suljettava hetitiiviillä kumitulpilla. Tulppien päissä kumin sisällä onoltava jäykiste. Näytteen päähän tulpan ja näytemaan vä-liin on laitettava ohut muovikalvo, jotta maa ei tartu tulp-paan. Tulppaa kiinni painettaessa sen reunaa taivutetaansiten, että ilma näytteen pään ja tulpan välistä pääseepoistumaan eikä aiheuta näytteen häiriintymistä. Purkinpää on ulkopuolelta puhdistettava siten, ettei tulpan ja pur-kin väliin jää maata, joka estäisi purkin tiiviin sulkeutumi-sen. Tulpan ja purkin liittymäkohtaan voidaan tiiveydenparantamiseksi laittaa lisäksi esimerkiksi polkupyöränsisärenkaasta leikattu 2—3 cm leveä kumirengas tai teippi.Koekuopista otettujen häiriintymättömien näytteiden näy-tepurkit suljetaan yleensä tiiviillä metalli- tai muovikan-silla. Jos näytepurkki ei ole täysi, näytteen pinnalle asete-taan ohut muovikalvo ja purkki täytetään tämän jälkeenmieluimmin samalla maalla kuin näyte.Jos häiriintyneistä näytteistä aiotaan määrittää labora-toriossa vesipitoisuus, ne on suljettava tiiviisti muovi-pusseihin. Ilma pusseista ennen sulkemista poistetaanmahdollisimman tarkkaan.Jokaiseen näytepurkkiin ja näytepussiin on kiinnitettävänimilappu (kuva 8). Nimilapusta on käytävä ilmi seuraavatnäytettä koskevat tiedot:- tutkimuskohde- näytteenottopaikka (koordinaatit tai paalu)- vedenpinnan syvyys maanpinnasta näytteenotto-

pisteessä (pohjavesipinta tai muu vedenpinta)- näytteen syvyys (näytteen alapään syvyys)- näytteen yläpää- mahdollinen purkin vajaus- silmämääräisesti arvioitu näytteen maalaji sekä kivi-

syys ja lohkareisuus- näytteen väri (jos poikkeaa tavallisuudesta)- näytteen laatu (häiriintynyt, häiriintymätön, epä-

täydellinen, kuivakuorinäyte jne.)- näytteenottoväline- näytteenoton päivämäärä- näytteiden ottaja

Nimilappu kiinnitetään purkin kylkeen esimerkiksi kumi-renkaalla. Pussia käytettäessä on käytettävä kahta sisäk-käistä pussia, joiden väliin nimilappu laitetaan. Myös häi-riintymättömän näytteen sisältävä purkki (ST 1, ST II) onsuositeltavaa laittaa muovipussiin, joka suljetaan tiiviisti.Näytteen nimilappu on kiinnitettävä purkkiin tai näyte-

9

pussiin aina ehdottomasti siten, että näyte voidaan tun-nistaa purkkia tai muovipussia avaamatta.Jos häiriintymättömiä näytteitä ei voida tutkia välittömästinäytteiden oton jälkeen niiden saavuttua laboratorioon,näytepurkkien tulpat tai kannet on tiivistettävä esim. para-finoimalla jo maastossa siten, ettei näytteen vesipitoisuuspääse muuttumaan säilytyksen aikana. Tiivistäminen onsuoritettava lyhytaikaistakin säilytystä varten silloin, kunnäytteitä ei voida säilyttää kosteassa (ja viileässä) säi-lytyshuoneessa. Häiriintymättömiä näytteitä maastossakäsiteltäessä on varottava niiden täräyttelemistä sekäyleensäkin tarpeetonta siirtelyä. Näytteitä ei saa jättää au-ringonpaisteeseen. Näytteiden jäätyminen on ehdottomastiestettävä, koska näytteet jäätymisen seurauksena häriin-tyvät.Purkkien ja sylinterien tulpat ja kannet on aika ajointarkastettava. Sellaiset tulpat ja kannet, jotka ovat kuluneettai venyneet siten, etteivät ne sulkeudu enää tiiviisti, onpoistettava käytöstä. Tulppien päiden ja kansien on oltavaehdottomasti jäykkiä, ettei näyte pääse liikkumaan purkkiasiirreltäessä.

4.. NÄYTTEENOTTOPÖYTÄKIRJA

Näytteenotosta on pidettävä pöytäkirjaa kuten muistakinkairauksista. Pöytäkirjaan (kuva 9) on merkittävä ainakinseuraavat näytteenottopaikkaa ja näytteitä koskevat tiedot:- tutkimuskohde- näytteenottopaikka (koordinaatit tai paalu)- maanpinnan tai juuripaalun korkeus näytteenotto-

pisteessä- vedenpinnan syvyys maanpinnasta (pohjavesipinta tai

muu vedenpinta)- näytteenottoväline- näytteen syvyys (näytteen alapään syvyys)- näytteen laatu (häiriintynyt, häiriintymätön, kuiva-

kuorinäyte jne.)- näytteen väri (jos poikkeaa tavallisuudesta)- silmämääräisesti tai muuten arvioitu näytteen maalaji- arvioitu maalajin kivisyys ja lohkareisuus- otettaessa kivisistä maalajeista näytteitä sellaisilla otti-

milla, joilla ei maalajin sisältämiä kiviä tule mukaannäytteeseen, on kivistä tehtävä maininta näytteenotto-pöytäkirjaan

- näytteenoton aikana havaitut ja tehdyt normaalistanäytteenoton kulusta poikkeavat toimenpiteet (kairanlyöminen, kairan pysähtyminen ennen purkkientäyttymistä yms.)

- näytteenoton päivämäärä- näytteiden ottajaKun kaikki yhdestä pisteestä otettavat laboratorioon lähe-tettävät näytteet on otettu, pöytäkirjaan merkitään lisäksinäytteiden yhteislukumäärä (erikseen häiriintyneet ja näi-riintymättömät). Edellä selitetty koskee pääpiirteittäinmyös

5. NÄYTTEIDEN PAKKAAMINEN JA KULJETUS

Kuljetusta varten häiriintymättömät näytteet on pakattavahuolellisesti siten, etteivät ne häiriinny kuljetuksen aikana.Pakkaus- ja kuljetuslaatikkona on käytettävä tätä tarkoi-tusta varten valmistettua sisältä pehmustettua ja lämpö-

eristettyä laatikkoa. Laatikon tulee olla sisämitoiltaansellaisen, että pehmusteen ympäröimät purkit täyttävät senniin tiiviisti, etteivät purkit pääse heilumaan.Jos erityistä pakkaus- ja kuljetuslaatikkoa ei ole käytettä-vissä, näytteet on pakattava muuhun tukevaan puulaatik-koon. Laatikon sisälle purkkien suojaksi on laitettava peh-mustetta. Purkit on pakattava laatikkoon siten, että ne ovatpystyasennossa ja näytteen yläpää ylöspäin. Kuljetuslaa-tikon päälle on aina merkittävä laatikon yläpuoli sekä laa-tikkoa on käsiteltävä varoen. Kuljetus talviaikana on suo-ritettava lämpimässä, mutta ei kuitenkaan kuumassa ti-lassa.Näytelaatikkoon on aina pakkaamisen yhteydessä laitet-tava luettelo näytteistä. Tavallisesti tämä luettelo on näyt-teenottopöytäkirjan kaksoiskappale.Häiriintymättömien näytteiden suositeltavin kuljetustapaon henkilöautokuljetus. Tällä tavalla voidaan parhaitenvälttää näytteiden tärinää, kun näytteet lisäksi kuljetetaanauton sisällä eikä tavarasäilössä. Myös junakuljetusta voi-daan käyttää, mutta kuljetuksen aikana saattaa tärinä aihe-uttaa näytteiden häiriintymistä. Etenkin silttimaalajeistaotetut näytteet ovat erittäin herkkiä häiriintymään tärinänvaikutuksesta. Näytelaatikon ympärille voidaan tärinänvaimentamiseksi kiinnittää vaahtomuovia. Kuljetuksen ai-kana on näytteiden kuumeneminen ja jäätyminen estettävä.

Kuva 1. Häiriintyneiden näytteiden ottamiseen tarkoitet-tuja ottimia:a ja b) kierreotin

c) lapio-otin

a b c

10

Kuva 2. Häiriintyneiden näytteiden ottamiseen tarkoitet-tuja ottimia:a ja b) kannuotin

c) pienoismäntäotin

Kuva 3. Häiriintyneiden näytteiden ottamiseen tiiviistämaalajeista tarkoitettuja ottimia:a) heijarikairan näytteenotinb) avoin putkiotin (Spoon Sampler)c) liuskasulkija

Kuva 4. Heijarikairan sydännäyteotin

Kuva 5. Häiriintymättömien näytteiden ottamisen periaate:a) avoimella ottimellab) mäntäottimella

11

Kuva 6. Häiriintymättömien näytteiden ottaminen koekuo-pasta:a ja b) ohjaussylinterin avullac ja d ) muotoilemalla näyte valmiiksi ennen senasettamista purkkiine) muotoilemalla näyte sitä purkkiin otettaessaf) nestepuristimen avulla

Kuva 7. Erityyppisiä mäntäkairoja:a) ST I -tyyppinenb) ST II -tyyppinenc) norjalaistyyppinend) foliomäntäkaira

Kuva 8. Näytteen nimilappu.

Kuva 9. Näytteenottopöytäkirja.

12

Kuva 9. Koekuoppapöytäkirja.

LIITTEET

13

Liite 1.

HÄIRIINTYMÄTTÖMIEN NÄYTTEIDEN OTTAMI-SEEN KÄYTETTÄVIEN NÄYTTEENOTTIMIENVAATIMUKSET

Kansainvälisen maarakennusmekanikan ja pohjaraken-nuksen liiton (ISSMFE) näytteenottoryhmän (IGOSS) suo-situs vuodelta 1967.

YleistäKoska näytteenotin joutuu kosketuksiin erilaisia ainakinjossain määrin syövyttäviä aineita sisältävän maan ja ve-den kanssa, sen on oltava ruostumatonta ja korroosionkestävää ainesta. Yleisimmin käytettyjä ovat messinki jaruostumaton erikoisteräs. Mäntäottimien (ST I- ja ST II-tyyppisten) näytepurkkien materiaalina käytetään taval-lisesti lasikuituvahvisteista muovia. Näytteenottimen onoltava kovaa ainesta, ettei se rikkoudu kiviin sattuessaan.Ottimen ja näytepurkkien on säilytettävä ympyräpoikki-leikkauksensa kaikissa normaaleissa näytteenotossa esilletulevissa olosuhteissa.Näytteenottimen yläpäässä on oltava venttiili, josta otti-meen näytettä otettaessa syntyvä paine pääsee purkautu-maan. Otinta tyhjänä maahan painettaessa sekä ylös nos-tettaessa on venttiilin sulkeuduttava estäen ilman tai vedenpääsyn ottimeen.

Pinta-alasuhde ja leikkauskärjen teroituskulmaPinta-alasuhteella tarkoitetaan näytteenottimen maataleikkaavan kärjen rengasmaisen pinta-alan ja näytteenpoikkileikkauksen pinta-alan suhdetta (kaava 1, kuva 11).

( ) ( )( )

%1002

22

⋅−

=s

sua D

DDC (1)

Ca = pinta-alasuhdeDu = kärjen ulkohalkaisijaDs = kärjen sisähalkaisija

Mitä pienempi tämä suhde on, ts. mitä ohutseinäisempisylinteri on, sitä vähemmän otettava maanäyte häiriintyynäytteenotinta maahan painettaessa. Näytteenottimen kes-tävyyden huomioonottaen ohutseinäisiä sylintereitä voi-daan käyttää kuitenkin vain savi- ja silttimaalajeissa. Näyt-teenotinta nimitetään ohutseinäiseksi, jos seinämän pak-suus on ≤ 1,5% sylinterin ulkohalkaisijasta. Savi- jasilttimaalajeista häiriintymättömien näytteiden ottamiseenkäytettävissä näytteenottimissa pinta-alasuhteen on oltava< 15%. Muissa maalajeissa saa suhde olla suurempi, muttaaina kuitenkin < 40%.Näytteenottimen leikkauskärjen on oltava teroitetturiittävän loivasti ja riittävän teräväksi, jotta maa näytteen-otinta maahan painettaessa leikkautuu hyvin eikä painukokoon kärjen seinämien alla. Leikkauskärjen teroituskul-man suuruus riippuu pinta-alasuhteesta seuraavasti:

Pinta-alasuhde Ca Leikkauskärjenteroituskulma

5 % 15 º10 % 12 º20 % 9 º40 % 5 º

Kärjen äärimmäisen alareunan teroituskulman on kärjenkestävyyden kannalta oltava edellä annettuja arvojasuurempi. Savi- ja silttimaalajeissa käytettävän kairan ala-reuna saadaan teroittaa korkeintaan 60°:n kulmassa niinpitkälle, kunnes seinämäpaksuus on noin 0,3 mm. Kar-kearakeisissa maalajeissa käytettävissä ottimissa saadaan60°:n teroituskulmaa käyttää, kunnes seinämävahvuus onnoin 10% sen maalajin rakeiden läpimitasta, jossanäytteenotinta käytetään.

Männän on suljettava sylinteri niin tiiviisti, ettei sen jasylinterin seinämän välistä pääse vettä männän yläpuolelle.Tiiviyden parantamiseksi käytetään kumisia tiivisterenkai-ta. Sylinterin yläpäässä on oltava venttiili, josta näytesylin-teriin mahdollisesti päässyt vesi tai sinne jäänyt ilmapääsee näytettä otettaessa poistumaan.

SisälaajennussuhdeJotta näyte häiriintyisi mahdollisimman vähän maan janäytesylinterin sisäseinämän välisen kitkan vaikutuksesta,on sen lisäksi, että sylinterin sisäpinta hiotaan sileäksi,näytteenottimen leikkaava alapää tehtävä sisähalkai-sijaltaan hieman pienemmäksi kuin varsinainen näytesy-linteri. Sylinteriin työntyvä näyte on tällöin poikkileik-kaukseltaan pienempi kuin itse sylinteri. Näytteenottimenalapään supistus parantaa myös näytteen pysyvyyttäsylinterissä näytteenotinta ylös nostettaessa. Tämä supistuseli sisälaajennussuhde voidaan ilmaista kaavan (2) avulla(kuva 11).

( ) ( )( )

%1002

22

⋅−

=s

sys D

DDC (2)

Cs = sisälaajennussuhdeDy = sylinterin sisähalkaisijaDS = kärjen sisähalkaisija

Lausekkeen (2) arvon tulisi olla erilainen eri maalajeissa.Jos kuitenkin sylinterin sisäpinta on sileä, jolloin maa-näytteen ja seinämän välinen kitka on yleensä pieni,lausekkeen arvon on oltava savi- ja silttimaalajeissa käy-tettävissä ottimissa 0,5-1 %. Liian suuri väljyys aiheuttaanäytteessä muodonmuutoksia ja halkeamia. Missääntapauksessa ei sylinterin sisähalkaisija saa olla kärjensisähalkaisijaa pienempi.

14

Näytteen halkaisijaNäytteen halkaisijalle ei voida antaa mitään yleispätevääarvoa, koska se riippuu näytteen maalajin rakeisuudesta.Savimaalajien tutkimuksissa ei halkaisijaltaan 0 50 mmpienempiä häiriintymättömiä näytteitä saa käyttää. Varsin-kin suurempaa tarkkuutta vaativissa painumis- ja lujuus-ominaisuuksien tutkimuksissa on suositeltavaa käyttää hal-kaisijaltaan 0 75-0 100 mm:n häiriintymättömiä näytteitä.

Näytteen pituusYhdellä nostolla otettavan häiriintymättömän näytteenenimmäispituus määräytyy yleensä näytteen halkaisijan jamaalajin perusteella seuraavasti (St = häiriintymisherk-kyys):

Maalaji Näytteen pituussavi (St > 30) 20 * halkaisijasavi (St = 5-30) 12 * halkaisijasavi (St < 5) 10 * halkaisijalöyhät hiekkamaalajit 12 * halkaisijakeskitiiviit hiekkamaalajit 6 * halkaisija

Kuva 11. Häiriintymättömien näytteiden ottamiseen käy-tettävien ottimien vaatimuksiin (liite 1) liittyvät mitta-suureet.

Liite 2.HÄIRIINTYMÄTTÖMIEN JA HÄIRIINTYNEIDENNÄYTTEIDEN TARVE MAALAJIEN ERIOMINAISUUKSIENLABORATORIOTUTKIMUKSISSA

Näytteen laatuLaboratoriotutkimuksellaselvitettävä maalajin ominaisuus

Häiriinty-mätön

Häiriintynyt

LuokitteluominaisuudetRakeisuus xHumuspitoisuus xTilavuuspaino x x 1)Vesipitoisuus x x 1) 2)Tiheys xHuokoisuus xPlastiset ominaisuudetJuoksuraja xPlastisuusraja xPlastisuusluku xSuhteellinen konsistenssi x 3)Juoksevuusluku xHienousluku xHydrauliset ominaisuudetVedenläpäisevyys x x 4)Kapillaarisuus x x 4)TiivistymisominaisuudetProctor-tiiviys xSuhteellinen tiiviys xPainumaominaisuudet x x 4)LujuusominaisuudetSuljetun tilan lujuus x

Leikkauslujuusparametrit x x4)Häiriintymisherkkyys x xGeokemialliset tutkimukset x 5)

1) Karkearakeisista maalajeista ja moreenimaalajeistavolymetrikokeen yhteydessä

2) Likimäärin3) Näytteen vesipitoisuuden oltava luonnollinen4) Karkearakeisista maalajeista ja moreenimaalajeista

sullotuille näytteille tiiviyden funktiona5) Näytteet tutkittava mahdollisimman tuoreina

15

Liite 3.NÄYTTEENOTTIMIEN SUOSITELTAVUUS VALITTAESSA NAYTTEENOTINTA ERILAISTEN MAANÄYTTEIDENOTTOON

Näytteenottotapa tai -otin

Häiriintymätön näyte Häiriintynyt näyte

Maalajiryhmä MaalajiryhmäI II III IV V VI VII I II III IV V VI VII

Koekuoppa (Kk) ○ ○ ● ○ ○ ○ ● ● ● ● ● ● ●Kierreotin (Kr) ○ ● ● ● ○ ○Lapio-otin (Lp) ○ ○ ○ ○ ● ○ ○Kannuotin (Kn) ●Pienoismäntäotin (Pm) ● ● ● ○Heijarikairan näytteenotin (He)

● ● ○ ○

Heijarikairansydännäyteotin (Hs)

● ● ● ●

Avoin putkiotin (Pa) ○ ● ○ ● ○ ○ ○Vesi- tai iimahuuhtelu ○ ○Mäntäottimet (Mä) ● ○ ○

MaalajiryhmätI eloperäiset maalajitII saviIII kuivakuorisaviIV siittiV hiekkaVI soraVII moreeni

Merkinnät● = saadaan yleensä hyviä näytteitä○ = voidaan saada tyydyttäviä näytteitä = ei saada yleensä käyttökelpoisia näytteitä tai otinta ei normaalisti käytetä

Liite 4.GEOTEKNILLINEN MAALAJILUOKITUSK-H. Korhonen ja R. Gardemeister, Maalajien kaivuluokitus 1971. VTT Geoteknillinen laboratorio, tiedonanto n:o 1,Otaniemi.

Taulukko 1. Kivennäismaalajien lajitteet ja alalajitteet.Lajite Alalajite Lyhennys Rakeiden läpimitta

mmSavi Sa < 0.002Siltti

Hieno silttiKeskikarkea siltti

Karkea siltti

Si 0.002 … 0.0600.002 … 0.0060.006 … 0.0200.020 … 0.060

HiekkaHieno hiekka

Keskikarkea hiekkaKarkea hiekka

Hi 0.06 … 2.000.06 … 0.200.20 … 0.600.60 … 2.00

SoraHieno sora

Keskikarkea soraKarkea sora

Sr 2.0 … 60.02.0 … 6.0

6.0 … 20.020.0 … 60.0

KivetPienet kivetSuuret kivet

Ki 60 … 60060 … 200

200 … 600Lohkareet Lo > 600

Taulukko 2. Maalajien luonnollinen ryhmitys. Kivennäismaalajit ryhmitetään 60 (64) mm:n seulan läpäisseen aineksenperusteella.Maalajiryhmät LuokitusperusteetE. Eloperäiset maalajit Maalaji muodostuu pääasiallisesti orgaanisesta aineksestaH. Hienorakeiset maalajit Lajittuneet hienorakeiset maalajit. Hienoainespitoisuus (< 0.06 mm) ≥ 50 %.K. Karkearakeiset maalajit Lajittuneet karkearakeiset maalajit. Hienoainespitoisuus < 50 %.M. Moreenimaalajit Lajittumattomat, sekarakeiset maalajit (moreenit)

16

© Suomen geoteknillinen yhdistys r.y.