Dynamic penetration tests are frequently used as geotechnical site investigation methods. In Sweden, the main reason to choose a dynamic penetration method is to investigatedepth to bedrock, strength and deformation properties of soil, compaction, or pilingdepth. The advantage of dynamic penetration methods is that they have a betterpenetration ability than static methods and it is therefore easier to penetrate hardmaterial or rock.The most common dynamic penetration method in Sweden is soil-rock sounding. Duringsoil-rock sounding, a metal rod is drilled into the ground and measurements are taken ofdepth, drilling resistance, sinking speed, feeding force, hammer pressure, and rotationalspeed and pressure. The method is conducted in different classes with varying accuracies.Soil-rock sounding is mainly used to determine depth to bedrock, but as the drilling rodpenetrates the whole soil layer profile, there may be opportunities to gain moreknowledge about the penetrated material using the same process.The scope of this licentiate research project was to investigate whether vibrationmeasurements on the ground surface performed simultaneously with soil-rock soundingcan yield additional information about the soil layer profile and the thin layers within amaterial. Measurements were conducted in various building and infrastructure projectsin eastern Sweden between Norrköping and Stockholm/Solna and the results wereanalyzed. It was investigated whether there is a relationship between the vibration resultsand soil properties as determined by other geotechnical investigation methods in thesame area.The results show that soil-rock sounding with simultaneous vibration measurementsconstitutes a promising extension of the conventional soil-rock sounding method whichcan provide additional information about the soil layer profiles at the investigation site.Furthermore, indications can be made about overall soil layer profiles. However, thevibration signals must be adjusted due to distance attenuation before results fromdifferent depths, boreholes and sites are comparable.

The different penetrated materials and their properties are correlated to the frequencycontent of the vibration signal. In this way, more information about the penetratedmaterial can be gained from the vibration measurements. The results show thatheterogeneities in the penetrated soil layer can clearly be seen in the vibration results andpatterns in these heterogeneities identified. Furthermore, the results indicate that thevibration signals can help to distinguish silt from sand/gravelly soil and boulder from rock,and the ground water table can be seen in the frequency spectrogram for granular soils.

Dynamiska sonderingsmetoder är vanliga geotekniska undersökningsmetoder. Den främsta anledningen till att välja dynamiska sonderingsmetoder i Sverige är när djup till berggrund, hållfasthets- och deformationsegenskaper av olika jordar, packning eller påldjup ska undersökas. Fördelen med dynamiska sonderingsmetoder är den bättre genomträngningsförmågan jämfört med statiska metoder. På så sätt är det enklare att sondera genom hårt jordmaterial eller berg.

Den mest vanliga dynamiska sonderingsmetoden i Sverige är jord-berg-sondering. Vid jord-berg-sondering används en borrstång för att sondera marken och parametrar som djup, borrmotstånd, sjunkningshastighet, matningskraft, hammartryck liksom rotationshastighet och -tryck registreras. Metoden genomförs i olika klasser med olika noggrannheter. Jord-berg-sondering används huvudsakligen för att bestämma djup till berggrund men med tanke på att metoden genomtränger hela jordlagerprofilen vid undersökningsplatsen finns det en stor möjlighet att erhålla mer information om det genomträngda materialet i samband med jord-berg-sondering.

Målet med detta forskningsprojekt var att undersöka om man kan erhålla ytterligare information om jordlagerföljden och förekomsten av tunna lager inom ett material när vibrationsmätningar på marken genomförs samtidigt som jord-berg-sondering. Mätningar genomfördes i ett flertal byggnads- och infrastrukturprojekt mellan Norrköping och Stockholm/Solna i östra Sverige och resultaten analyserades. Korrelationen mellan resultaten av vibrationsmätningarna och jordegenskaperna som utvärderades genom andra geotekniska undersökningsmetoder vid samma försöksplats.

Resultaten visar att jord-berg-sondering med parallella vibrationsmätningar utgör ett lovande tillägg till den konventionella metoden där man kan erhålla ytterligare information om jordlagerprofilen vid undersökningsplatsen. Vibrationssignalerna måste dock justeras på grund av avståndsdämpning innan resultaten från olika djup, olika borrhål och olika undersökningsplatser kan jämföras mot varandra.

De olika genomträngda materialen och deras egenskaper korreleras mot frekvensinnehållet av vibrationssignalen. På det sättet kan ytterligare information om det genomträngda materialet erhållas från vibrationsmätningarna. Resultaten visar att heterogeniteter av det genomträngda jordlagret ses tydligt i vibrationsresultaten och att olika mönster kan identifieras. Utöver det indikerar resultaten att vibrationssignalerna kan hjälpa till att skilja mellan silt och sandiga/grusiga jordar och mellan block och berg. Grundvattennivån kan identifieras i frekvensspektrogrammen för friktionsjordar.