Konusforsøk eller konustest er et laboratorieforsøk som brukes på leire og andre kohesjonsjordarter for å bestemme udrenert skjærfasthet. Forsøket er særlig relevant ved vurdering av marin leire, sprøbruddmateriale, sprøbruddleire og kvikkleire.
I en geoteknisk rapport kan konusforsøk være en viktig del av laboratoriegrunnlaget. Resultatene brukes blant annet til å vurdere uomrørt og omrørt skjærfasthet, mulig sprøbruddoppførsel og om eldre og nyere laboratorieresultater er sammenlignbare.
Konusforsøk må likevel aldri tolkes alene. Resultatene må ses sammen med prøvekvalitet, dybde, lagdeling, vanninnhold, grunnundersøkelser, CPTU, totalsondering og øvrige laboratorieforsøk.
Hva er konusforsøk?
Konusforsøk er en empirisk metode for bestemmelse av udrenert skjærfasthet i kohesjonsjordarter, særlig leire.
Forsøket går ut på å måle inntrykket, ofte angitt som i, fra en metallkonus som får synke ned i prøven av egen vekt fra prøvens overflate. Konusinntrykket blir større jo bløtere materialet er.
Jo dypere konusen trenger ned i prøven, desto lavere er den beregnede skjærfastheten. Jo mindre inntrykk konusen gir, desto fastere er materialet.
Konusforsøk utføres som del av geotekniske laboratorieundersøkelser etter at det er tatt opp jordprøver fra grunnen. Forsøket er enkelt i prinsippet, men tolkningen kan være krevende fordi resultatet påvirkes av prøvekvalitet, jordart, vanninnhold, prøveforstyrrelse og laboratorieutførelse.
Standard for konusforsøk
Konusforsøk er beskrevet i NS-EN ISO 17892-6:2017, som gjelder skjærfasthet ved konusforsøk.
| Standard | Tema |
|---|---|
| NS-EN ISO 17892-6:2017 | Skjærfasthet ved konusforsøk |
| NS 8015 | Tidligere norsk standard, nå tilbaketrukket |
I en geoteknisk rapport bør det fremgå hvilke laboratorieforsøk som er utført, hvilke standarder som er brukt, og hvordan resultatene er tolket.
Dette er særlig viktig når eldre og nyere rapporter sammenlignes. Konusresultater etter tidligere NS 8015 kan ikke uten videre sammenlignes direkte med verdier tolket etter NS-EN ISO 17892-6:2017.
Uomrørt og omrørt konus
Ved konusforsøk bestemmes udrenert skjærfasthet ofte både i uomrørt og omrørt tilstand.
En uomrørt prøve skal i størst mulig grad representere leiren slik den ligger i grunnen. En omrørt prøve er bearbeidet slik at jordstrukturen brytes ned.
Forskjellen mellom disse to tilstandene er sentral ved vurdering av omrørt styrke, sprøbruddmateriale, sprøbruddleire og kvikkleire. Den mer generelle faglige vurderingen av styrketap ved omrøring hører naturlig sammen med sensitivitet i løsmasser.
| Symbol | Betegnelse | Forklaring |
|---|---|---|
| ▽ | Uomrørt konus, cᵤfc | Udrenert skjærfasthet fra konusforsøk på uomrørt prøve |
| ▼ | Omrørt konus, cᵤrfc | Udrenert skjærfasthet fra konusforsøk på omrørt prøve |
Her betyr fc fall cone, mens r betyr remolded, altså omrørt.
I laboratorieprofiler kan uomrørt konus vises med en åpen nedadvendt trekant, mens omrørt konus kan vises med en fylt nedadvendt trekant. Dette gjør det lettere å se om leiren får svært lav styrke etter omrøring.
Konusinntrykk
Konusinntrykket er innsynkingen av konusen i prøven. Inntrykket angis ofte som i.
Et stort konusinntrykk betyr at konusen synker langt ned i prøven. Det tyder normalt på bløtere materiale og lavere udrenert skjærfasthet.
Et lite konusinntrykk betyr at konusen synker mindre ned. Det tyder normalt på fastere materiale og høyere udrenert skjærfasthet.
Konusinntrykket er derfor et enkelt mål, men ikke en selvstendig konklusjon. Det må oversettes til skjærfasthet etter riktig standard og tolkes i lys av prøvens tilstand og øvrig geoteknisk grunnlag.
Konusforsøk på sprøbruddleire hos Multiconsult sitt geotekniske lab i Oslo. Prøven er fra Osloområdet, og viser innrykk rett etter at fjæren har sluppet. Laboraten leser av innrykke vha. forstørrelsesglass og lengdemåler i konusapperatet.
Tolkning etter ny og gammel standard
Konusresultater tolkes annerledes etter NS-EN ISO 17892-6:2017 enn etter tidligere NS 8015. Dette har praktisk betydning ved vurdering av kvikkleire, retrogressive skred, sprøbruddleire, sprøbruddmateriale og områdeskred.
| Tema | Verdi etter NS 8015 | Tilsvarende verdi etter NS-EN ISO 17892-6:2017 |
|---|---|---|
| Kvikkleire | cᵤ,r ≤ 0,5 kPa | cᵤ,r ≈ 0,33 kPa |
| Mulighet for retrogressivt skred | cᵤ,r < 1,0 kPa | cᵤ,r < 0,69 kPa |
| Sprøbruddleire / sprøbruddmateriale | cᵤ,r < 2,0 kPa | cᵤ,r ≈ 1,27 kPa |
| Materiale der områdeskred kan oppstå etter NVE-veileder 1/2019 | cᵤ,r < 2,0 kPa | cᵤ,r ≈ 1,27 kPa |
Dette betyr at samme fysiske leire kan få ulike tallverdier avhengig av hvilken standard resultatet er tolket etter.
Derfor bør gamle og nye konusverdier ikke sammenlignes direkte uten at man vet om resultatene bygger på NS 8015 eller NS-EN ISO 17892-6:2017.
I praksis overlapper radene om sprøbruddleire, sprøbruddmateriale og materiale der områdeskred kan oppstå. Sprøbruddleire og sprøbruddmateriale beskriver materialtypen, mens siste rad viser hvorfor grensen er viktig i vurdering av områdestabilitet.
Konusforsøk og kvikkleire
Konusforsøk brukes ofte i forbindelse med vurdering av kvikkleire. Forsøket kan bidra til å dokumentere om en leire har svært lav omrørt skjærfasthet.
Kvikkleire er tradisjonelt knyttet til svært lav omrørt skjærfasthet. Etter tidligere norsk standardpraksis var kvikkleire definert ved cᵤ,r ≤ 0,5 kPa etter NS 8015. Etter gjeldende NS-EN ISO 17892-6:2017 tilsvarer dette omtrent cᵤ,r ≈ 0,33 kPa.
Dette betyr ikke at ett enkelt konusforsøk alene avgjør hele kvikkleirespørsmålet. Ved vurdering av kvikkleire må resultatene ses sammen med blant annet:
- prøvekvalitet
- dybde og lagdeling
- totalsondering og CPTU
- poretrykk og grunnvann
- topografi og terrenghelning
- mulig løsneområde og utløpsområde
- krav til områdestabilitet
- materialets sensitivitet
- hvilken standard konusresultatene er tolket etter
Ved byggesaker der kvikkleire kan være relevant, kan det være nødvendig med kvikkleirerapport eller vurdering av kvikkleire.
Konusforsøk og sprøbruddleire
Konusforsøk er relevant ved vurdering av sprøbruddleire og sprøbruddmateriale. Slike materialer kan ha lav omrørt skjærfasthet og oppføre seg sprøtt ved brudd.
I mange praktiske saker brukes begrepene sprøbruddleire og sprøbruddmateriale om hverandre, men sprøbruddmateriale er det bredere fagbegrepet. Det kan omfatte materialer med sprøbruddegenskaper, ikke bare leire i snever forstand.
NVE-veileder 1/2019 legger til grunn at områdeskred kan oppstå i materiale med omrørt skjærfasthet cᵤ,r < 2 kPa etter NS 8015. Etter NS-EN ISO 17892-6:2017 tilsvarer dette omtrent cᵤ,r ≈ 1,27 kPa.
Dette er viktig fordi vurdering av områdestabilitet ikke bare handler om “ren kvikkleire”. Også sprøbruddmateriale og sprøbruddleire kan være relevant.
Les mer om sprøbruddmateriale og områdestabilitet.
Konusforsøk og marin leire
Konusforsøk er særlig aktuelt i områder med marin leire. Marin leire er ikke det samme som kvikkleire, men kvikkleire og sprøbruddmateriale kan forekomme i marine avsetninger.
Derfor er det ikke nok å se på kart eller vite at en eiendom ligger under marin grense. Grunnforholdene må vurderes ut fra faktisk dokumentasjon.
Konusforsøk kan bidra til å vise om opptatte prøver har lav omrørt skjærfasthet. Sammen med sonderinger, prøvetaking og øvrige laboratorieforsøk kan dette være viktig ved vurdering av om området krever nærmere geoteknisk avklaring.
Konusforsøk og leire
Konusforsøk er særlig aktuelt for leire fordi leire kan ha forskjellig oppførsel i uforstyrret og omrørt tilstand.
En leirprøve kan virke relativt fast når den er uforstyrret, men få svært lav styrke når strukturen brytes ned. Dette er sentralt ved vurdering av marin leire, sprøbruddmateriale, sprøbruddleire og kvikkleire.
Derfor sier ikke én styrkeverdi alene alt. Både uomrørt styrke, omrørt styrke, prøvekvalitet og samlet geoteknisk kontekst må vurderes.
Konusforsøk og enaksialforsøk
Resultater fra konusforsøk plottes ofte sammen med resultater fra enaksiale trykkforsøk.
I vanlig geoteknisk bruk kompletterer disse forsøkene hverandre. Konusforsøk kan gi informasjon om uomrørt og omrørt skjærfasthet, mens enaksialforsøk kan gi et supplerende bilde av prøvens styrke og bruddoppførsel.
Sammen kan forsøkene brukes som støtte ved:
- valg av skjærstyrkeprofil
- vurdering av prøvekvalitet
- tolkning av materialparametere
- kontroll av lagdeling og variasjon med dybde
- vurdering av omrørt styrke og sprøbruddegenskaper
Dette er særlig relevant i rapporter der laboratorieresultater fra ulike forsøk skal sammenstilles i ett styrkeprofil.
Konusforsøk er ikke det samme som CPTU
Konusforsøk må ikke blandes med CPTU.
Konusforsøk er et laboratorieforsøk på opptatte prøver. CPTU er et feltforsøk der en sonde presses ned i grunnen og måler spissmotstand, poretrykk og sidefriksjon.
| Metode | Utføres hvor? | Brukes til |
|---|---|---|
| Konusforsøk | Laboratorium | Skjærfasthet og omrørt styrke på jordprøve |
| CPTU | Felt | Lagdeling, styrkeindikasjoner og tolking av grunnforhold |
Metodene svarer på ulike spørsmål. CPTU kan gi kontinuerlig informasjon med dybden, mens konusforsøk gir laboratoriedata fra konkrete prøver. I geotekniske vurderinger brukes de ofte sammen.
Konusforsøk og prøvekvalitet
Konusforsøk avhenger av prøvekvaliteten. Dersom en prøve er forstyrret under boring, opptak, transport eller håndtering, kan resultatene bli påvirket.
Dette er særlig viktig i bløt grunn, bløt leire og sensitive løsmasser. En dårlig prøve kan gi et feil bilde av jordens naturlige styrke.
Derfor må konusresultater aldri tolkes mekanisk uten faglig vurdering av prøvekvalitet, boring, prøvetakingsmetode og øvrige data.
Les også om prøvetaking og grunnboring.
Når brukes konusforsøk?
Konusforsøk kan være relevant ved:
- vurdering av leire og silt
- vurdering av marin leire
- mistanke om kvikkleire, sprøbruddleire eller sprøbruddmateriale
- vurdering av udrenert skjærfasthet
- vurdering av omrørt skjærfasthet
- stabilitetsberegninger
- geoteknisk rapport i byggesak
- dokumentasjon av grunnforhold
- sammenligning av laboratorieresultater fra ulike dybder
- kontroll av eldre rapporter der NS 8015 er brukt
Konusforsøk kan være spesielt nyttig der kart, sonderinger eller tidligere rapporter antyder mulig marin leire, kvikkleire eller sprøbruddmateriale.
Konusforsøk i geoteknisk rapport
I en geoteknisk rapport brukes konusforsøk normalt ikke alene. Resultatene inngår i en samlet vurdering av grunnforhold, materialparametere og sikkerhet.
Konusforsøk kan blant annet brukes som støtte ved:
- valg av skjærstyrkeprofil
- vurdering av omrørt skjærfasthet
- vurdering av sprøbruddleire og sprøbruddmateriale
- stabilitetsberegning
- kontroll av tolkning fra sonderinger
- vurdering av behov for flere undersøkelser
- kontroll av om gamle og nye laboratorieresultater er tolket etter samme standard
Dersom kommunen, ansvarlig søker eller prosjekterende etterspør geoteknisk dokumentasjon, kan konusforsøk være ett av flere relevante grunnlag for en geoteknisk rapport eller vurdering.
Begrensninger ved konusforsøk
Konusforsøk er nyttig, men har klare begrensninger.
Forsøket sier noe om egenskapene til den prøven som er undersøkt. Det gir ikke alene full oversikt over hele tomten, hele skråningen eller hele kvikkleiresonen.
Resultatene må derfor vurderes sammen med feltdata, terrengforhold, grunnvann, poretrykk og geologisk sammenheng.
Ved stabilitetsvurderinger er det ofte nødvendig å kombinere laboratoriedata med stabilitetsberegning.
Vanlige misforståelser
| Misforståelse | Riktig forståelse |
|---|---|
| Konusforsøk er det samme som CPTU | Nei, konusforsøk er laboratorieforsøk, CPTU er feltforsøk |
| Ett konusforsøk avgjør om tomten er trygg | Nei, resultatet må tolkes i sammenheng |
| Fast leire kan ikke være kvikkleire | Jo, kvikkleire kan virke fast før strukturen brytes ned |
| Sprøbruddleire og kvikkleire er alltid det samme | Nei, kvikkleire er én type materiale, mens sprøbruddmateriale er et bredere fagbegrep |
| Kartet viser alt man trenger | Nei, kart er ofte aktsomhetsgrunnlag, ikke endelig dokumentasjon |
| Omrørt styrke er bare en laboratoriedetalj | Nei, den er viktig ved vurdering av kvikkleire, sprøbruddleire og sprøbruddmateriale |
| cᵤfc og cᵤrfc er samme verdi | Nei, cᵤfc gjelder uomrørt konus, mens cᵤrfc gjelder omrørt konus |
| Alle konusverdier kan sammenlignes direkte | Nei, gamle og nye standarder kan gi ulike tallverdier |
| Standardnummeret alene gjør rapporten god | Nei, resultatene må fortsatt tolkes geoteknisk |
Hva kan Geotekniker AS bidra med?
Geotekniker AS kan vurdere konusforsøk som del av geoteknisk rapport, kvikkleirevurdering, stabilitetsvurdering eller kontroll av eksisterende dokumentasjon.
Vi kan blant annet bistå med:
- vurdering av laboratorieresultater
- vurdering av omrørt skjærfasthet, sprøbruddleire og sprøbruddmateriale
- vurdering av kvikkleire og marin leire
- kontroll av tidligere geoteknisk rapport
- vurdering av om gamle og nye konusverdier er sammenlignbare
- vurdering av behov for supplerende grunnundersøkelser
- geoteknisk dokumentasjon til byggesak
Dersom du har en rapport med konusforsøk, CPTU, totalsonderinger, enaksiale trykkforsøk eller andre laboratorieresultater, kan vi vurdere om dokumentasjonen er tilstrekkelig for saken.
Les mer om geoteknisk rapport og vurdering eller kvikkleirerapport.
Kilder og faglig grunnlag
Artikkelen bygger på faglig grunnlag fra:
- NS-EN ISO 17892-6:2017 – Skjærfasthet ved konusforsøk
- tidligere praksis etter NS 8015
- Statens vegvesen håndbok V220 – Geoteknikk i vegbygging
- Multiconsult – Geoteknisk laboratorium
- faglig praksis der konusforsøk og enaksiale trykkforsøk vurderes samlet ved tolkning av leires udrenert skjærfasthet
Kildene er brukt som faglig grunnlag for forklaring av metode, symbolbruk, standardovergang og tolkning av konusresultater i geoteknisk sammenheng.
FAQ om konusforsøk
Hva er konusforsøk?
Konusforsøk er et laboratorieforsøk der en metallkonus får synke ned i en jordprøve av egen vekt. Inntrykket brukes til å bestemme udrenert skjærfasthet.
Hva betyr konusinntrykk?
Konusinntrykk er dybden konusen trenger ned i prøven. Større inntrykk betyr normalt bløtere materiale og lavere skjærfasthet.
Hvilken standard gjelder for konusforsøk?
Konusforsøk er beskrevet i NS-EN ISO 17892-6:2017, som gjelder skjærfasthet ved konusforsøk.
Hva var NS 8015?
NS 8015 var en tidligere norsk standard for konusforsøk. Den er trukket tilbake, og konusresultater tolkes nå etter NS-EN ISO 17892-6:2017.
Hvorfor er forskjellen mellom NS 8015 og NS-EN ISO 17892-6:2017 viktig?
Forskjellen er viktig fordi gamle og nye konusresultater kan gi ulike tallverdier for samme materiale. Ved vurdering av kvikkleire, sprøbruddmateriale og områdestabilitet må man derfor vite hvilken standard resultatene bygger på.
Hva betyr cᵤfc?
cᵤfc brukes om udrenert skjærfasthet bestemt ved konusforsøk på uomrørt prøve. fc står for fall cone.
Hva betyr cᵤrfc?
cᵤrfc brukes om udrenert skjærfasthet bestemt ved konusforsøk på omrørt prøve. r står for remolded.
Hva er sprøbruddleire i konusforsøk?
Sprøbruddleire er leire som kan ha lav omrørt skjærfasthet og sprø bruddoppførsel. I konusforsøk vurderes dette blant annet gjennom omrørt skjærfasthet, sammen med øvrige geotekniske data.
Hva brukes konusforsøk til?
Konusforsøk brukes særlig til å vurdere skjærfasthet i leire og andre finkornige kohesjonsjordarter.
Er konusforsøk viktig ved kvikkleire?
Ja, konusforsøk kan være viktig ved vurdering av kvikkleire fordi det kan gi informasjon om omrørt skjærfasthet.
Er konusforsøk det samme som CPTU?
Nei. Konusforsøk utføres i laboratorium på jordprøver. CPTU utføres i felt ved at en sonde presses ned i grunnen.
Kan konusforsøk alene avgjøre om det er kvikkleire?
Nei. Konusforsøk kan være en viktig del av vurderingen, men må tolkes sammen med grunnundersøkelser, prøvekvalitet, lagdeling, poretrykk og øvrige geotekniske data.