Kompendium i Geoteknik - DiVA portal1300173/FULLTEXT01.pdftrycket. Detta benämns »Kompendium i geoteknik 1972» och ingår som institutets Meddelande Nr 10. Institutet framför sitt

STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT

MEDDELANDEN

NR 10

KOMPENDIUM I GEOTEKNIK

1972

AB Byggmaumlstarens Foumlrlag

Stockholm

Saumlrtryck ur Handboken BYGG Allmaumlnna grunder IB 1972

Copyright AB Byggmaumlstarens Foumlrlag Stockholm

Tryck Almqvist amp Wiksell Uppsala

Foumlrord

I samband med tidigare utgaringvor av handboken Bygg har Statens

geotekniska institut genom vaumllvilligt tillmoumltesgaringende fraringn AB Byggmaumlstarens Foumlrlag beretts tillfaumllle att av avsnittet geoteknik

sammanstaumllla speciella saumlrtryck Dessa saumlrtryck har paringsatts titeln

raquoKompendium i geoteknikgtgt och har inlemmats i institutets medshydelandeserie och aumlven foumlrsaringlts av institutet Det foumlrsta kompendiet

utkom 1946 saringsom Meddelande Nr 1 och det andra 1959 som Meddelande Nr 5 Baumlgge publikationerna som aumlven kom att anshyvaumlndas vid den houmlgre tekniska undervisningen och blev de foumlrsta

svenska geotekniska laumlroboumlckerna roumlnte stor uppskattning och blev relativt fort utgaringngna

En ny utgaringva av handboken Bygg (huvuddel 1 B) har nu utkomshy

mit inneharingllande bl a ett vaumlsentligt utvidgat och reviderat avsnitt om geoteknik (avdelning 17 sid 291-504) Som foumlrfattare av vissa delavsnitt medverkar bl a oumlverdirektoumlr Bengt Broms och oumlvershyingenjoumlr Allan Ekstroumlm vid institutet

Institutet har ansett det oumlnskvaumlrt att geoteknikdelen i den nya

utgaringvan av Bygg skulle kunna ingaring i institutets serie Meddelanden under samma foumlrutsaumlttningar som vid tidigare tillfaumlllen och har bedoumlmt att en relativt stor upplaga kraumlvs foumlr att motsvara eftershyfraringgan Emellertid har det denna garingng befunnits mest aumlndamaringlsenshy

ligt att Byggmaumlstarens Foumlrlag helt svarar foumlr foumlrsaumlljningen av saumlrshytrycket Detta benaumlmns raquoKompendium i geoteknik 1972raquo och ingaringr som institutets Meddelande Nr 10

Institutet framfoumlr sitt tack till Byggmaumlstarens Foumlrlag foumlr att det

nya kompendiet moumljliggjorts och till foumlrfattarna foumlr deras vaumlrdeshyfulla bidrag

Stockholm i augusti 1972


3

Anvisningar foumlr laumlsaren

I saumlrtrycket aumlr kapitlen och avsnitten numrerade som i handboken BYGG nedan foumlljer en orientering daumlrom

Numrering och indelning av huvuddelar avdelningar och kapitel

Handboken aumlr indelad i huvuddelar som aumlr indelade vidare i avdelningar vilka i sin tur indelats i kapitel

Huvuddelarna aumlr numrerade 1-9 Varje huvuddel aumlr indelad i houmlgst 9 avdelningar vilka betecknas med tvaringsiffriga tal Foumlrsta avdelningen i foumlrsta huvuddelen faringr nummer Il andra avdelningen nummer 12 osv Analogt faringr foumlrsta kapitlet i foumlrsta avdelningen nummer 111 det andra 112 osv Avdel~ ningarnas nummer bildas alltsaring genom tillaumlgg av en siffra efter huvuddelens nummer och kapitlens nummer genom tillaumlgg av ytterligare en siffra

Indelning av kapitlen Samma princip som ovan tillaumlmpas vid indelning av kapitlen i avsnitt Ett kapitel tex kap 171 blir saringlunda indelat i ett antal raquoensiffriga avsniWgt vilkas nummer skils fraringn kapitelnumret av ett kolontecken tex 171 1 2 3 osv Ett ensiffrigt avsnitt indelas om saring behoumlvs i raquotvaringsiffriga avsnittraquo Avsnitt 171 1 indelas saringlunda i 171 11 12 13 osv Tvaringsiffriga avsnitt indelas ibland vidare i tresiffriga genom tillfogande av ytterligare en siffra Till respektive kapitel houmlrande litteraturfoumlrteckning har inte numrering

Inom ett kapitel upprepas inte kapitelnumret Framfoumlr rubriker vid figurM nummer och vid haumlnvisningar inom kapitlet foumlrekommer alltsaring endast kolonM tecken med efterfoumlljande siffror

Haumlnvisningar

Haumlnvisning till text inom handboken Goumlrs haumlnvisning till annat kapitel anges fullstaumlndigt nummer tex 171 421 Saringdan hfinvisning aumlr i regel placerad i marginalen Vid haumlnvisning inom kapitel anges inte kapitelnummer utan endast avsnittets nummer tex 421

Litteraturhaumlnvisning till i slutet av respektive kapitel angivet arbete sker med siffra inom klammer tex [l]

Ekvationer betecknas vid behov med siffror inom parentes Vid haumlnvisning inom ett och samma avsnitt skrivs enbart tex ekv (1) Vid haumlnvisning till annat avsnitt inom kapitlet skrivs tex ekv 311 (1) och vid haumlnvisning till annat kapitel t ex ekv 171 311 (1)

Figurer och tabeller betecknas med avsnittens nummer eventuellt med efterfoumlljande a b c osv Haumlnvisningar som vid text

5

Inneharingll

Foumlrord 3

Anvisningar foumlr laumlsaren 5

Kap 171 Jordarternas egenskaper 9

I Beteckningar 9

2 Jordarternas uppbyggnad 11

3 Klassificering av jordarter 21

4 Permeabilitet och kapillaritet 24

5 Kompressionsegenskaper 29

6 Skjuvharingllfasthet 38

Kap 172 Spilnningsfoumlrdelningen i jord 59

l Totaltryck portryck effcktivtryck 59

2 Spaumlnningar under yttre last i bruksstadiet 62

3 Spaumlnningar i brottstadiet 70

Kap 173 Deformationer och saumlttningar 73

I Allmaumlnt 73

2 Jordars deformationsegenskaper 75

3 Beraumlkning av saumlttningars storlek 81

4 Beraumlkning av saumlttningars tidsfoumlrlopp 87

5 Praktiska synpunkter paring saumlttningsberaumlkning 93

Kap 174 Stabilitets- och brottproblem 97

1 Inledning 97

2 Skjuvharingllfasthet Val av analysmetod 98

3 Saumlkerhet 100

4 Glidyteberaumlkningar 103

5 Baumlrfoumlrmaringga hos horisontell mark 106

6 Slaumlnter 112

7 Spontschakter 120

Kap 175 Jordtryck 127

l Allmaumlnt 127

2 Beraumlkningsprinciper 127

3 Vilojordtryck 130

4 Aktivt jordtryck 132

5 Passivt jordtryck 139

6 Beraumlkningsdata 144

7 Jordtryck mot olika stoumldkonstruktioner 144

Kap 176 Frost och tjaumlle i jord 159

J Definitioner 159

2 Frost~ och tjaumllskador 159

3 Frostfritt djup - tjaumlldjup J64

4 Skyddsaringtgaumlrder mot frost~ och tjaumllskador 173

Kap 177 Erosion 177

1 Ytvattencrosion 177

2 Grundvattenerosion 178

3 Vinderosion 179

4 Filter som erosionsskydd 179

Kap 178 Geotekniska utredningar och under-

soumlkningar 183

1 Allmaumlnt 183

2 Utrednings- och undersoumlkningsmetodik 184

3 Faumlltundersoumlkningar 186

4 Laboratorieundersoumlkningar 216

5 Redovisning av undersoumlkningsresultat och

geotekniska rekommendationer 217

7

17 AVDELNING

Geoteknik 171 Jordarternas egenskaper 172 Spaumlnningsfoumlrdelningen i jord 173 Deformationer och saumlttningar 174 Stabilitets- och brottproblem 175 Jordtryck 176 Frost och tjaumlle i jord 177 Erosion 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar

Kap 171 Jordarternas egenskaper

Av oumlverdirektoumlr Bengt Broms

1 Beteckningar 2 Jordarternas uppbyggnad 3 Klassificering av jordarter 4 Permeabilitet och kapillaritet 5 Kompressionsegenskaper 6 Skjuvharingllfasthet

Litteratur

llauml11vis11i11gar

Geologi kap 141 Hydrologi kap 142 Frost och tjaumlle i jord kap 176 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar kap 178 Stenmaterial till betong bruk och vaumlgbelaumlggningar kap 232 Fyllning och packning av jord hd 5

1 Beteckningar AAuml portryckskoefficient B portryckskoefficient

portryckskoefficient c kompressionsindex fraringn e-Iog a diagram c svaumlllningsindex fraringn e-log a diagram Cu U graderingskoefficient (tidigare ojaumlmnkornighetskoefficient) F konsistenstal le konsistensindex (wL - w)1p ID DT lagringstaumlthet (emax- e)(emnx-em1n) RD packningsgrad 1 flyttal IL flytindex (w- wp)1 P

C

9

Avd 17 Geoteknik 171 1

Ip pasticitetsindex (aumlven plasticitetstal) K M=ba6e kompressionsmodul kNm2

Sd Sr St Tv U V W a av=beDa C

c C lcuc c0 ce c c d10 C

emox emin i k mv = 6e6a

u

w a w

Wp

WL

llp

s

y Y Ym y Y Yw Oi 01a a a1 a T

I tu Ttcu Tid -ef ef rfocu ef ef ef fu ~

JO

strukturparameter vattenmaumlttnadsgrad ( ) sensitivitet tidsfaktor konsolideringsgrad ( ) volym massa aktivitetstal kompressibilitetskoefficient m2kN kohesion i samband med totaltryck (a) kNm2

kohesion i samband med cffektivtryck (effektiv kohesion) kNm2

kohesion vid konsolideradeodraumlnerade foumlrharingllanden kNm2

kohesion vid draumlnerade foumlrharingllanden kNm2

sann kohesion enligt Hvorslev kNm2

kohesion vid odraumlnerade foumlrharingllanden kNm2

konsolideringskoefficient cm2s effektiv korndiameter cm portal maximalt portal (v=0) minimalt portal (v= 100) kanintryck (mm) eller hydraulisk tryckhoumljd (m) stroumlmningsgradient permeabilitetskoefficient kompressibilitet m2kN porositet tid s partryck (vattenmaumlttad jordart) kNm2

porvattcntryck (inte vattenmaumlttad jordarl) kNm2

porlufttryck (inte vattenmaumlttad jordart) kNm2

vattenhalt ( ) fin lekstal ( ) flytgraumlns () plasticitetsgraumlns utrullningsgraumlns ( ) krymp graumlns ( ) relativ deformation (laumlngdaumlndring per laumlngdenhet i en given riktning) kompressionsindex fraringn elog a diagram densitet (aumlven skrymdensitet eller varingtdensitet) tm3

torrdensitet tm3

densitet foumlr vattenmaumlttat material tm3

skenbar densitet under vatten (Ym -yw) tm3

kompaktdensitet tm3

densitet foumlr vatten tm3

stoumlrsta respektive minsta huvudtotalspaumlnning vid exempelvis treaxliga foumlrsoumlk kNm2

stoumlrsta respektive minsta huvudeffektivspaumlnning vid exempelvis treaxliga foumlrsoumlk kNm2

total respektive effektiv spaumlnning mot brottplan kNm2

skjuvspaumlnning kNm2

skjuvharingllfasthet kNm2

skjuvharingllfasthet vid odraumlnerade foumlrharingllanden kNm2

skjuvharingllfasthet vid konsoliderade odraumlnerade foumlrharingllanden kNm2

skjuvharingllfasthet vid draumlnerade foumlrharingllanden kNm2

inre friktionsvinkel i samband med effektivtryck (effektiv inre friktionsvinkel) grader inre friktionsvinkel vid konsoliderade odraumlnerade foumlrharingllanden grader inre friktionsvinke vid draumlnerade foumlrharingllanden grader sann inre friktionsvinkel enligt Hvorslev grader inre friktionsvinkel vid odraumlnerade foumlrharingllanden grader relativ kontaktyta vid portrycksberaumlkning


Oktaederenhet2 Jordarternas uppbyggnad

21 Allmaumlnt

En jordart aumlr uppbyggd av en fast fas en flytande fas och en gasas Den fasta fasen utgoumlrs i grovjord av bergartsbildande mineral saringsom silikater (tex kvarts faumlltspat glimmer pyroxen och amfibol) karbonater (tex kalshycit och dolomit) och sulfider (tex pyrit) I lerfraktionen utgoumlrs den fasta fasen till stor del av lermineral (tex kaolinit illit klorit montmorillonit och i vissa fall av attapulgit och halloysit) Den fasta fasen kan aumlven utgoumlras av organisk substans

Det vanligaste lermineralct i svenska leror aumlr illit Lermineralen klorit och montmorillonit foumlrekommer i berg i form av skoumllar och lerslag Montshymorillonit och vissa typer av klorit svaumlller starkt vid avlastning och foumlrorshysakar ibland ras i tunnlar och bergrum Bergartsbildande mineral kan idenshytifieras okulaumlrt med hjaumllp av polarisationsmikroskop medan lermineral vanshyligtvis bestaumlms genom roumlntgendiffraktionsanalys eller elektronmikroskopi Lermineralens uppbyggnad har ingaringende behandlats i [12J De aumlr uppbyggda av oktaeder- och tetraederenheter (fig 21 a) vilka aumlr sammanfogade i lager som i sin tur bildar strukturenheter Kaolinit aumlr uppbyggt paring detta saumltt Tjockleken hos de enskilda strukturenheterna aumlr 7 Aring En kaolinitpartikel fig 21 b) aumlr vanligtvis uppbyggd av 10 till flera hundra strukturenheter Partiklarnas laumlngd och bredd varierar i regel mellan I 000 och 20 000 Aring och tjockleken mellan 100 och flera tusen Aring Den specifika ytan aumlr av storleksshyordningen 10 m2g

1000-20000 Aring Kaolinit

Illits (hydroglimmers) strukturenheter bestaringr av ett oktaedcrlager och tvaring tetraederlager (fig 21 c) Strukturenheterna vilkas tjocklek aumlr 95 Aring aumlr sinsemellan sammanbundna av kalium- och hydronium (H3Q+)-joner Illit bestaringr i allmaumlnhet av 5 till SO strukturenheter Partiklarnas laumlngd och bredd varierar som regel mellan I 000 och 5 000 Aring och tjockleken mellan SO och 500 Aring Specifika ytan aumlr ca 100 m2g

50-SOOAring

==+ 9SAring C

1000- 5000 Aring lllit ( hydroglimmer)

Montmorillonitpartiklarnas struktur liknar illits och bestaringr av 1 till S strukturenheter sammansatta av ett oktaeder- och tvaring tetraederlager (fig 21 d se naumlsta sida) Partiklarnas laumlngd och bredd varierar mellan I 000 och 5 000 Aring och tjockleken mellan ca 10 och 50 Aring Specifika ytan aumlr stoumlrre aumln ca 300 m2g

0-~0-~-I2SY-0

0 syre- eller hydroxylgrupp 9 aluminium- magnesium- eller

jaumlrnatom

Tetraederenhet

0 syreatom eller hydroxylgrupp 9 kiselatom

Fig 21 a Oktaeder- och tetrashyedcrcnhct

f Oktoedeclogec

Tetraedertager

Strukturenhet

Fig 21 b Uppbyggnad av kaoshylinit

Oktoederlager Tetroederloger

Strukturenhet

KoliumJoner och hydroniumjoner

Strukturenhet

Pig 21 c Uppbyggnad av illit

I I

Avd 17 Geoteknik 1712

9SAring C

1000-SOOOAring Montmorilloni t

Den flytande fasen (vaumltskefasen) utgoumlrs av porvatten Dess fysikaliska egenskaper varierar med porvattnets kemiska sammansaumlttning och med avstaringndet fraringn naumlrmaste mineralyta Porvattnet aumlr mer eller mindre fast bundet till de enskilda mineralpartiklarna intill ett avstaringnd av ca 200 aring 300 Aring fraringn mineralytan Viskositeten hos det bundna vattnet aumlr houmlgre aumln hos fritt vatten medan densiteten av vissa forskare anses vara laumlgre Naumlrmast mineralytan (intill ett avstaringnd som motsvarar tvaring eller tre vattenmolekylshyskikt) har det bundna vattnet troligtvis samma konsistens som is

Parvattnets kemiska sammansaumlttning aumlr fraumlmst beroende av foumlrharingllandena vid sedimcnteringcn I leror avsatta i saltvatten motsvarar joninneharingllet det i saltvatten i den maringn utlakning inte har aumlgt rum Naumlra markytan ned till 4 a 6 m djup paringverkas joninneharingllet dessutom av vittring

Gasfasen oumlver grundvattenytan bestaringr i huvudsak av luft Under grundshyvattenytan kan den aumlven bestaring av CH4 C02 och H 2S

22 Struktur

I jordarter som fraumlmst bestaringr av grovjord aumlr de enskilda mineralpartikshylarna i direkt kontakt med varandra De groumlvre mineralpartiklarna aringtskils av lera naumlr lerfraktionen aumlr stoumlrre aumln 15 aring 25 Daumlrvid avgoumlr lerfraktionen jordmaterialets fysikaliska egenskaper

De flata lermineralpartiklarna aumlr negativt laddade utom laumlngs kanterna daumlr de i regel baumlr positiva laddningar Positivt laddade joner i parvattnet dras daumlrfoumlr till lermineralpartiklarnas plana ytor medan negativt laddade joner attraheras till kanterna Daumlrvid erharinglls laumlngs ytorna ett elektriskt dubshybellager som bestaringr av de positivt laddade jonerna och den negativt laddade ytan Dubbellagrens tjocklek bestaumlms fraumlmst av typen och koncentrationen av jonerna i porvattnet Det fast bundna vattnet och det elektriska dubbelshylagret paringverkar tex jordmaterialets permeabilitet samt avvattningen vid elektro-osmos

Foumlrharingllandet mellan de negativa och positiva laddningarna laumlngs lershymineralpartiklarnas sidor och kanter paringverkar partiklarnas orientering Man skiljer vanligtvis mellan dispersstruktur daring de enskilda partiklarna aumlr mer eller mindre parallellstaumlllda och ffockstmklllr daring de positivt laddade kanterna aumlr staumlllda mot de negativt laddade ytorna hos angraumlnsande partiklar saringsom visas i fig 22a [25] Undersoumlkningar med elektronmikroskop har visat att mikrostrukturen hos leror paringverkas fraumlmst av salthalten vid sedishymenteringen och av den senare intraumlffade konsolideringen Vid soumltvatten~ avlagrade leror aumlr lermineralpartiklarna relativt jaumlmnt foumlrdelade medan marina leror normalt bestaringr av stora taumlta aggregat (flockar) av lerpartikshylar som aumlr aringtskilda av relativt stora mikroporer Naringgon saumlrskild orientering av de enskilda partiklarna i aggregaten har inte observerats Aggregaten aumlr foumlrbundna med varandra av laumlnkar eller grupper av smaring partiklar Vid beshylastning orienteras de stoumlrre lerpartiklarna (gt05 microm) mer eller mindre horisontellt saumlrskilt naumlr sedimenten inneharingller organiskt material Strukturen

Oktoederloger

Tetroederloger

strukturenhet

Vattenmolekyler och joner

Strukturenhet

Fig 21 d Uppbyggnad av rnontbull morillonit

Flockstruklur

=== == == ~ = ~ ==

Di s-persstrudur

Fig 22a Lerors struktur

12

--


hos s k kvicklera aumlr saring instabil att denna typ av lera foumlrlorar stoumlrsta delen av sin skjuvharingllfasthet vid omroumlrning I fig 22b visas mikrostrukturen hos en marin kvicklera fraringn Goumlta aumllv

I allmaumlnhet aumlr permeabiliteten hos lera med flockstruktur betydligt houmlgre aumln den hos lera med dispersstruktur De glaciala soumlt- eller braumlckvattenavshyJagrade lerorna aumlr i regel varviga De moumlrka lerskikten har avsatts under vintern medan de ljusa mo- eller mjaumllaskikten har avsatts under somshymaren Leror avsatta i saltvatten aumlr i regel inte varviga

I oumlverkonsoliderade leror foumlrekommer ofta sprickor som foumlrorsakats av uttorkning eller vittring Sprickor kan foumlrekomma aumlven under grundvattenshyytan Ofta paringtraumlffas i lera kanaler efter vaumlxtroumltter Rotkanaler kan paringtraumlffas ned till 4 il 5 m djup En leras genomsnittliga permeabilitet paringverkas i mycket stor utstraumlckning av dessa sprickor och kanaler Den genomsnittliga permeshyabiliteten kan fraumlmst foumlr oumlverkonsoliderade leror vara betydligt stoumlrre aumln den som erharinglls ur tex oumldometerfoumlrsoumlk

23 Grundbegrepp

231 Allmaumlnt

Jordmaterialens geotekniska egenskaper paringverkas till stor del av saringdana storheter som portal vattenhalt och densitet Dessa storheter uttrycker det inboumlrdes foumlrharingllandet mellan jordmaterialcts fasta flytande och gasformiga faser

I fig 231 visas en principbild av ett jordelement Gasfasens vikt antas vara liten och foumlrsumbar Vid beraumlkningar antas vanligtvis att vaumltskcfasens densitet y w aumlr 10 tm3bull

Volym Massa

Vg Wg Gasfas v

-Vw - Ww FlytandeV w fasr w

v w-232 Densitet

Ett jordmaterials skrymdensitel (y) aumlven kallad enbart densitet anger foumlrshyharingllandet mellan materialets totala massa (W) och totala volym (V)

Foumlr vattenmaumlttat material anvaumlnds beteckningen Ym (gasvolymen Vu=O) Densiteten foumlr det vattenmaumlttade materialet kan beraumlknas ur dess vattenshyhalt (w) och ur den fasta fasens densitet (y ) enligt

5

(w100)+1 Ym = Ys (llJslOOy wgt + 1

Typiska vaumlrden visas i tabell 232a

1712

Fig 22b

Jardpartikel (fast fas) Parvatten ( flytande fas)

Luft (gosfas)

Fig 231 Principskiss jordeleshyment

y- WV

13


Tabell 232a Densitet hos naringgra vanliga jordarter

Jordart Densitet tm Vattenmaumlttad Under vatten Skrymdensitet (ym) (y) (y)

Torv och dy Dy och gyttja Lera och mjaumlla Sand och grus Moraumln

~ 1 -13 14-20 19-23 22-24

~o 0 -03 04-10 09-13 12-14

13-19 1S-21 20-23

Vid beraumlkning av tex effektivtryck under grundvattenytan anvaumlnds utbull trycket skenbar densitet under vatten (y) som definieras av sambandet

Y = (ym-Yw)

Torrdensiteten (yd) anger foumlrharingllandet mellan den fasta fasens massa (Ws) och jordprovets totala volym (V)

Yd= WsfV

Torrdensiteten bestaumlms bl a vid packningskontroll

Kompaktdensitet (J) anger foumlrharingllandet mellan den fasta fasens massa (W

3) och volym (Vs)

Ys = WsfVs

Foumlr grovkorniga jordarter antas vanligtvis y 8 =265 tm3 medan vid leror y

8 =270 aring 275 tm3 bull Den fasta fasens densitet bestaumlms vanligtvis med

pyknometer Typiska vaumlrden visas i tabell 232 b

Tabell 232b Kompaktdensitet foumlr naringgra vanliga mineral

Mineral Kompaktdensitet Mineral Kompaktdensitet y tm ytm

Kvarts 26S Biotit 28-32 Ortoklas 254-2S7 fllit 260-286 Plagioklas 262-276 Kaolinit 262-266 Kalcit 272 Montmorillonit 27S-278 Muskovit 27-31

Aumlven termen korndensitet anvaumlnds Korndensiteten aumlr partikelmaterialets densitet inklusive eventuella luftblaringsor

233 Vattenhalt (w)

En jordarts vattenhalt anger foumlrharingllandet mellan den flytande och den fasta fasens massa Vattenhalten uttrycks vanligtvis i procent

IV= 100(WwfWs) ()

Vattenhalten bestaumlms genom att ett jordprov vaumlgs foumlre och efter torkning till konstant vikt (vanligtvis under 24 timmar vid 105degC) Foumlr vattenmaumlttade jordarter kan IV beraumlknas ur densiteten Ym

IV= 1 -rmYs 100 () YmfYw-1

14

Kap 171 Jordarternas egenskaper 171 2 234 Porositet (n)

Porositeten anger foumlrharingllandet mellan porvolymen (Vv) och provets totalavolym (V)

n= IOO(VvV) ()

Porositeten kan berJknas ur det fuktiga jordmaterialets skrymdensitet (ylkompaktdensitet (ys) och vattenhalt (w) enligt

n~ (1 - Y(wioo+1J 100 ()

Foumlr vattenmaumlttad jord gaumlller

wIl = ~---~- ()

w100+ywY3

Foumlr lera och mjaumlla varierar 11 mellan 75 och 40 och foumlr sand och grus melshylan 45 och 20

235 Portal (e)

En jordarts portal anger foumlrharingllandet mellan porvolymen ( Vv) och denfasta fasens volym (Vi)

e = VvfVs

Portalet kan beraumlknas ur sambandet

yi(w 100+ 1)e~~~----1y

Foumlr vattenmaumlttat jordmaterial gaumlller

e = 1vy3 100y10

Mellan portal (e) och porositet (Il) gaumlller foumlljande samband e=n(100-n)

Naumlr exempelvis n= 50 aumlr e= 10

236 Vattenmaumlttnadsgrad (S) Vattenmaumlttnadsgraden anger foumlrhUllandet mellan porvattnets volym (V

10)

och porvolymen (Vt)

Sr = I00(VwfVv) ()

Foumlr helt torrt material aumlr Sr=0 Naumlr jorden aumlr vattenmaumlttad aumlr Sr= 100

237 Lagringstaumlthet (ID D) Relativ lagringstaumlthet definieras av

In= (emux-e)(emax- emin)

daumlr emax och emJn aumlr jordens portal vid loumls respektive fast lagring Vid loumlslagring naumlr e= emax aumlr In=O Naumlr e= emJn aumlr In= 100

Lagringstaumltheten kan aumlven uttryckas i materialets torrdensitet vid loumlsoch fast lagring (Ydmax respektive Ydmln) enligt

In= (YdmaxfYd)[(ya-Ydmln)f(ydmnx-Ydmln)]

15

0

Avd 17 Geoteknik

Med haumlnsyn till lagringstaumltheten foumlreslarings i [26] att friktionsmaterial klassishyficeras enligt tabell 237 Denna klassificering aumlr normalt endast tillaumlmpbar paring sand och grusjordar

Tabell 237 Klassificering av friktionsmaterial efter Jagringstaumlthet

Lagringstaumltl1et lJJ Benaumlmning

-015 Mycket laringg lagringstaumlthet 015-035 Laringg lagringstaumlthet 035-065 Normal lagringstilthet 065-085 Houmlg lagringstaumlthet 085-l0 Mycket houmlg lagringstiithet

Loumlsaste lagring (JD=O) erharinglls genom att det torkade jordprovet haumllls genom en tratt ned i en packningscylinder Tratten haumllls I cm ovanfoumlr sandshyytan i cylindern En alternativ metod aumlr att laringta den uppslammade jorden sedimentera i en cylinder Genom att maumlta jordpearens houmljd i sedimentashytionscylindern och vaumlga den torkade jorden kan ernax beraumlknas

Fastaste lagring (ID= 10) erharinglls med tung laboratoriestampning eller genom vibrering

238 Packningsgrad (Rv)

Resultat fraringn packningsfoumlrsoumlk uttrycks vanligtvis i packningsgrad R D enligt

RD = YdYdmax

daumlr Ydmax aumlr maximal torrdensitet vid tung stampning eller vibrering Meshytoden med laumltt stampning faringr inte anvaumlndas vid bestaumlmning av packningsshygrad Packningsgraden varierar mellan 05 och 07 vid loumls utfyllnad och aumlr ca 10 vid haringrd packning Vaumlrden oumlver 10 kan foumlrekomma

24 Halt av organiskt material

Ett maringtt paring halten av organiskt material erharinglls genom att viktfoumlrlusten (gloumldgningsfoumlrlusten) maumlts hos ett jordprov som foumlrst torkats vid 105degC och sedan gloumldgats vid 800degC under 30 till 40 min Daumlrvid foumlrbraumlnns det organiska materialet i jordproven men aumlven det vid mineralkornen bundna vattnet avgaringr under gloumldgningen Vid kalkhaltiga jordarter avgaringr dessutom C02bull Den beraumlknade gloumldgningsfoumlrlusten maringste daumlrfoumlr korrigeras med olika erfarenhetsvaumlrden Gloumldgningsfoumlrlusten uttrycks i procent av den torkade jordens massa

25 Atterbergs konsistensgraumlnser

251 Allmaumlnt Kohesionaumlra jordarter aumlndrar sin konsistens med vattenhalten Om konshysistensen fraumln boumlrjan aumlr flytande oumlvergaringr den till plastisk halvfast och fast allteftersom jordmaterialets vattenhalt successivt minskar saringsom visas i f1g 251 Den vattenhalt vid vilken konsistensen aumlndras benaumlmns Atterbergs konsistensgraumlnser Vattenhalten vid oumlvergaringngen mellan flytande och plastisk konsistens mellan plastisk och halvfast och mellan halvfast och fast konsisshytens benaumlmns flytgraumlns (wL) pasticitetsgraumlns (wp) respektive krympgriins (ws) Dessa graumlnsvaumlrden anvaumlnds ofta vid klassificering av kohesions- och mellanjordarter

1712

16

Kap 171 Jordarternas egenskaper 1712 Fig 251 Atterbergs graumlnsvaumlrdenVolymV

Halv fast Fast ( Plastisk

(toL___wL-w-----wL--

Kompokt-volym

Vattenholt w

252 Flytgraumlnsen (wL)

Flytgraumlnsen (wL) bestaumlms med Casagrandes flytgraumlnsapparat (fig 252a) Haumlrvid placeras ett omroumlrt jordprov i en speciell skaringl Med ett specialverkshytyg goumlrs en skaringra i provet Skaringlen med jordprovet faringr daumlrefter falla fraringn 10 mm houmljd mot apparatens bottenplatta Det antal stoumltar raumlknas som ershyfordras foumlr att provet skall flyta ihop laumlngs en 13 mm (l2) laringng straumlcka Foumlrsoumlket upprepas vanligtvis vid tre olika vattenhalter I ett diagram avsaumltts jordprovets vattenhalt (aritmetisk skala) som en funktion uv antalet stoumltar (logaritmisk skala) Detta samband aumlr i det naumlrmaste en raumlt linje Den vatshytenhalt som motsvarar 25 stoumltar kan sedan bestaumlmmas saringsom visas i fig 252 b Denna vattenhalt definieras som jordmaterialets flytgraumlns Kurvans lutning definieras som materialets flyttal 11 enligt

I= w1 -w2

f Jog(N IN)

daumlr w1 och w2 aumlr vattenhalten vid slagantalet N1 respektive N 2 bull Ett antal sk enpunktsmetoder har utarbetats varigenom flytgraumlnsen kan bestaumlmmas med ett enda foumlrsoumlk

Vid bestaumlmning av flytgraumlns finlekstal eller plasticitetsgraumlns boumlr provet inte faring torka innan undersoumlkningen utfoumlrs

SkOumlL Jord prov

Basplatta

Fig 252a Casagrandes flytgraumlnsapparat

2-722445 Bygg 1B Saumlrtryck

vctt(ohal tw

60

w I--------- deg

20

o+--------+--~ 0 10 25 100

Antal steg N

Fig 252b Utvaumlrderinsi av fytshygriins

17


253 Finlekstalet (w)

Finlekstalct (wp) som ungefaumlr aumlr lika med flytgraumlnsen bestaumlms med fall~ konapparat Haumlrvid ansaumltts en kon vaumlgande 60 g och med 60deg spetsvinkel mot ett omroumlrt jordprov med vaumll avplanad yta Konen faringr sedan falla fritt Konens intraumlngning (kanintrycket) maumlts Den vattenhalt vid vilken konens intraumlngning aumlr 10 mm definieras som jordmaterialets finekstal Vid finleks~ talet aumlr skjuvharingllfastheten 15 auml 20 kNm~ En enpunktsmetod foumlr bestaumlm~ ning av finlekstalet [22] aumlr grundad paring att det raringder ett raumltlinigt samband mellan finlekstal och konsistenstal Konsistenstalet iir definierat i 258 Aumlr kanintrycket h (mm) vid vattenhalten w kan finlekstalct beraumlknas ur ekvashytionen

1Bw+ 17 log(hlOP wp= lS+log(hIOY

eller ur sambandet

wp= Mw+N

M och N erharinglls ur tabell 253

Tabell 253 Samband mellan z M och N (It aumlr 60 g konens nedsjunkning vid vattenhalten w)

hmm 0 2 4 6 7 8 9

7 121 120 119 118 117 116 115 114 114 113 M -35 -34 -32 -30 -29 -27 -26 -25 -23 -22 N

8 112 111 111 JJO 1JO 109 109 107 107 106 M -21 -19 -18 -17 -J6 -14 -13 -12 -11 -10 N

9 105 105 l04 104 103 103 102 101 101 l00 M -09 -08 -07 -06 -05 -04 -03 -03 -02 -01 N

JO 100 100 099 099 098 098 097 097 096 096 M plusmn0 +OJ +02 +02 +03 +04 +os +o5 +06 +07 N

ll 096 095 095 094 094 094 093 093 093 092 M +07 +08 +09 +09 +10 +11 +11 + 12 +I3 +13 N

12 092 092 091 091 091 090 090 090 089 089 M + 14 +14 +15 +15 +16 -f-17 +l7 +18 +18 +19 N

13 089 088 088 088 088 087 087 087 087 086 M +19 +20 +20 +21 +21 +22 +22 +22 +23 +23 N

14 086 086 086 085 085 085 085 084 084 084 M +24 +24 +25 +25 +25 +26 +26 +27 +27 +27 N

Bestaumlmningen av finlekstalet paringverkas troligtvis mindre av maumlnskiiga fakshytorer aumln bestaumlmningen av flytgraumlnsen Dessutom aumlr finlekstalct enklare att bestaumlmma aumln flytgraumlnscn

254 Plasticitetsgraumlns (wp)

Plasticitetsgraumlns (wp) eller utrullningsgraumlns definieras som den laumlgsta vat~ tenhalt vid vilken ett jordprov kan rullas ut till en 3 mm tjock traringd utan att falla soumlnder Provet rullas mellan handflatan och ett vattenabsorberande papper eller en glasplatta Aumlr vattenhalten foumlr houmlg kan provet rullas ut till en traringd vars diameter aumlr mindre aumln 3 mm Jordmaterialet knaringdas daring ihop och rullas ut paring nytt Proceduren upprepas tills traringden boumlrjar falla soumlnder vid 3 mm tjocklek

255 Krympgraumlns (ws)

Krympgraumlns (ugts) aumlr den vattenhalt vid vilken en minskning av vattenhalshyten inte foumlrorsakar naringgon volymminskning Vid krympgraumlnsen skiftar jorshyden faumlrg daring luft traumlnger in i porerna Krympgriinsen kan bestaumlmmas genom

I 8


Stift

Jord prov

- Kvclltsilver

att maumlta det torkade (105C) provets vikt (W8) och volym (V) Provets volym kan bestaumlmmas genom att saumlnka ned det torkade jordprovet i kvickshysilver saringsom visas i fig 255 Volymen kan aumlven bestaumlmmas genom att provet foumlrst bestryks med kranfett Daumlrefter saumlnks provet ned i vatten Den undantraumlngda volymen maumlts Krympgraumlnsen kan sedan beraumlknas ur formeln

256 Plasticitetstal eller plasticitetsindex (I)

Plasticitetstal eller plasticitetsindex (Ip) definieras som skillnaden mellan flytgraumlns och plasticitctsgrilns

lp= wL-wP

Plasticitetsindexet motsvarar den aumlndring i det omroumlrda jordprovets vattenshyhalt som erfordras foumlr att aumlndra konsistensen fraringn flytande till halvfast Saringdana faktorer som kompressibilitet och skjuvharingllfasthet aumlr beroende av materialets plasticitetsindex Plasticitetsindexet hos organisk mjaumlla aumlr laringgt naumlr lerhalten aumlr laringg Plasticitetsindexet paringverkas av lerhalt och av ingaringende lermineral

257 Flytindex (IL)

Flytindex (h) definieras av ekvationen

h=(W-lp)p

Foumlr normalkonsoliderade svenska leror varierar flytindexet mellan 08 och 15 Foumlr kvicklera kan IL uppgaring till 20 eller mer Flytindexet minskar med oumlkat konsolideringstryck och kan foumlr torrskorplera vara saring laringgt som 0

258 Konsistenstal (F)

Konsistenstal (F1) aumlr ett matt paring skjuvharinglfasthetens foumlraumlndring vid en aumlndring av provets vattenhalt Om ett jordprovs odraumlnerade skjuvharingllfastshyhet (logaritmisk skala) avsaumltts som en funktion av vattenhalten (aritmetisk skala) erharinglls ens k konsistenskurva Konsistenstalet F1 () aumlr konsistensshykurvans lutning i den punkt daumlr vattenhalten motsvarar finlekstalet

259 Aktivitetstal (a)

Plasticitetsindexet lp= (111L-wp) oumlkar med oumlkad lerhalt (fig 259) men aumlr aumlven beroende av ingaringende lermineral organiska kolloider och porvattnets sammansaumlttning Inverkan av de senare tvaring faktorerna kan beraumlknas med hjaumllp av aktivitetstalet (av) enligt

Fig 255 Bestlimning av krympshygraumlns

Plos t1ci tetsindelp 100

50

50 100 lerholt

Fig 259 Samband mellan plastishycitetsindeK och lerhalt (dlt2micro) Efter Skempton 1953

19

Avd 17 Geoteknik

Med avseende paring aktivitetstalet klassificeras leror enligt foumlljande [37]

Benaumlmning Aktivitetstal av

Laringg aktivitet lt075 Normal aktivitet 075-125 Houmlg aktivitet gt 125

Aktivitetstalet aumlr ett maringtt paring mineralinneharingllet i lerfraktionen Leror som inneharingller illit och klorit har ofta normal aktivitet medan leror som inneshyharingller kaolinit faumlltspat och kvarts ofta aumlr laringgaktiva Leror inneharingllande montmorillonit har houmlg aktivitet

Leror med ett relativt houmlgt aktivitetstal (avgt 1) svaumlller ofta starkt vid avlastningen beroende paring att de ofta inneharingller lermineraet montmorilloshynit och kan foumlrorsaka stora skador

26 Kornstorleksfoumlrdelning

261 Allmaumlnt

Kornstorleksfoumlrdelningen och formen hos de enskilda mineralpartiklarna i en grovkornig jordart paringverkar saringdana egenskaper som skjuvharingllfasthet kompressibilitet permeabilitet och kapillaumlr stighoumljd Foumlr en finkornig jordshyart aumlr kornstorleksfoumlrdelningen av mindre betydelse eftersom dess fysikashyliska egenskaper fraumlmst paringverkas av saringdana faktorer som struktur oumlvershykonsolideringsgrad och lerfraktionens sammansaumlttning

En jordarts blockhalt bestaumlms vanligtvis i faumllt genom blocksortering eller blockraumlkning Halten av sten grus och sand erharinglls genom siktning ned till en partikelstorlek av ca 0074 mm (ev 006 mm) medan halten av mjaumlla och lera bestaumlms exempelvis genom sedimentationsanays

262 Siktanalys

Vid sikming anvaumlnds en serie siktar av traringdnaumlt med kvadratiska haringl Partikelshystorleken antas motsvara den fria maskvidden hos traringdnaumltet Vid den siktshyserie som foumlreslagits av SGFs laboratoriekommittC aumlr siktarnas foumlrstoringsshyfaktor 112 eller 125 foumlr att faring oumlverensstilmmelse med kornfraktionsgraumlnshyserna Partiklarnas stoumlrsta dimension kan emellertid vara betydligt stoumlrre aumln den fria maskvidden om partiklarna inte aumlr sfaumlriska

Siktningen utfoumlrs antingen med torrt material (torrsiktning) eller med vattenspolning (vattensiktning) Torrsiktning kan ske med eller utan foumlreshygaringende tvaumlttning Vanligtvis fraringnskils all sten (gt 20 mm) foumlre siktningen Kornstorlcksfoumlrdelningen hos detta grova material bestaumlms vanligtvis seshyparat Vid torrsiktning anvaumlnds i allmaumlnhet en maskinell skakapparat Skakningstiden aumlr bl a beroende av provets storlek och av sammansaumlttshyningen Vanligtvis aumlr skakningstiden 10 min Torrsiktning utan foumlregaringende tvaumlttning boumlr endast anvaumlndas naumlr finjordshalten aumlr laringg

263 Sedimentationsanalys

Vid sedimentationsanalys faringr ett uppslammat jordprov sedimentera i vatshyten vanligtvis den del av jordprovet som passerar en sikt med 0074 mm maskvidd Aumlr grovjordshalten laringg kan sedimentationsanalys aumlven goumlras paring den del av jordprovet som passerar 2 mm sikten Kornstorleken beraumlkshynas ur partiklarnas sedimentationshastighet med hjaumllp av Stakes lag Den partikeldiameter (ekvivalentdiameter) som erharinglls vid beraumlkningarna motshysvarar diametern hos en sfaumlr med samma fallhastighet och densitet som de enskilda jordpartiklarna

1712

Jfr kap 232

20


Emellertid aumlr lcrmineralpartiklarna mer eller mindre flata (Foumlrharingllandet mellan laumlngd och tjocklek varierar vanligtvis mellan 2 och 300 se 21) Dessutom omges partiklarna av ett houmllje med fast bundet vatten Baringda dessa faktorer medfoumlr att den beraumlknade partikeldiametern blir foumlr liten

Enligt Stakes lag erharinglls fallhastigheten v (cms) ur ekvationen

v = (y1 -y2)gd218rJ

daumlr y1 = partikelmaterialets korndensitet (gcm3)

Yz = vaumltskans densitet (gcm3)

g = jordaccelerationen (cms2)

17 = vaumltskans viskositetskoefficient (gcms) d = partikeldiameter (cm)

Stakes lag gaumlller endast daring partikelstorleken aumlr mellan 00002 mm och 0 I mm Daring diametern aumlr mindre aumln 00002 mm paringverkas falthastigheten av de sk Brownska roumlrelserna och beraumlkningen av korndiametern blir inte korrekt Mikroturbulens paringverkar foumlrsoumlksresultaten daring partikelstorleken aumlr stoumlrre aumln 01 mm Dock kan enstaka partiklar med dgtOl mm tolereras

Sedimentationsanalys utfoumlrs enligt hydrometermetoden eller pipettmetoshyden Pipettmetoden anses vara den mest tillfoumlrlitliga av dessa tvaring metoder men hydrometermetoden aumlr enklare att anvaumlnda

Kornstorleksfoumlrdelningen kan aumlven bestaumlmmas med elektronmikroskop

27 Partikelform

Partikelformen hos sten grus och sand bestaumlms okulaumlrt medan partikelshyformen hos mjaumlla och ler bestaumlms med ljusmikroskop (ned till ca 02 microm) eller elektronmikroskop Olika metoder foumlr benaumlmning av partikelform har beskrivits i [24]

3 Klassificering av jordarter

31 Allmaumlnt

Flera olika klassifikationssystem tillaumlmpas foumlr naumlrvarande i Sverige Dessa aumlr grundade antingen paring jordarternas bild11i11gssaumltt eller paring deras samma11-sauml1t11i11g Exempel paring jordartsbestaumlmningar som aumlr grundade paring bildningsshysaumlttet aumlr moraumln svaumlmlera flygsand etc Dessa benaumlmningar ger vaumlrdefulla upplysningar om de enskilda jordlagrens uppbyggnad och i vissa fall jordshyarternas geotekniska egenskaper Foumlr geotekniska aumlndamaringl sker klassifishyceringen dock vanligtvis efter jordarternas sammansaumlttning

32 Klassificering efter sammansaumlttning

321 Allmaumlnt

Jordarterna indelas efter sammansaumlttningen i minerajordarter och tumusshyjordarter (organiska jordarter) Mineraljordarterna bestaringr i huvudsak av bergartsfragment (mineraljord) medan humusjordarterna bestaringr fraumlmst av mer eller mindre foumlrmultnade djur- eller vaumlxtrester (humus) Foumlrutom mishyneral- och humusjordarterna finns saringdana speciella jordarter som skalshyjordarter kiselgur och vissa kemiska sediment Skaljordarterna bestaringr av mer eller mindre soumlnderdelade skal av musslor och snaumlckor medan kiselgur inneharingller i huvudsak skal av kiselalger Kemiska sediment saringsom bleke och limonit har bildats genom utfaumlllning av kalciumkarbonater eller jaumlrnfoumlrshyeningar Dessa sediment med undantag av bleke aumlr ganska saumlllsynta i Sverige och deras maumlktighet aumlr som regel liten

21

Avd 17 Geoteknik

322 Mineraljordarter

Mineraljordarterna uppdelas i kornfraktioner enligt tabell 322 a

Tabell 322a Indelning av mineraljordar i kornfraktioner

Huvudgrupper Benaumlmning Kornstorlek

Undergrupper Benaumlmning Kornstorlek

Block gt200 mm Grovblock gt600mm Finblock 600-200 mm

Sten 200-20 mm Grovstcn 200-60 mm Finstcn 60-20 mm

Grus 20-2 mm Grovgrus Fingrus

20-6 mm 6-2mm

Sand 2-02 mm Grovsand 2-06 mm Mclansand 06-02 mm

Mo 02-002 mm Grovmo 02-006 mm Finmo 006-002 mm

Mjaumlla 002-0002 mm Grovmjaumlla Finmjaumlla

002-0006 mm 0006-0002 mm

Lcc lt0002 mm Finlcr lt00002 mm

Man skiljer som regel mellan de sju huvudfraktionerna block sten grus sand mo mjaumlla och ler Huvudfraktionerna aumlr uppdelade i ett antal undershyfraktioner saringsom framgaringr av tabell 322a Svenska geotekniska foumlreningens laboratoriekommittC har emellertid foumlreslagit att fraktionerna grovmo finmo grovmjaumlla och fin mjaumlla benaumlmns fi11sa11d grovsilt melansilt respekshytive jinsilt foumlr att faring en baumlttre oumlverensstaumlmmelse med den indelning som tillshylaumlmpas internationellt Undergrupperna grovsilt mcllunsilt och finsilt har faringtt den gemensamma beniimningen silt

En gemensam benaumlmning foumlr block sten grus sand och grovmo aumlr grovjord medan finmo- mjaumlla- och lerfraktionerna benaumlmns finjord Mineshyraljordarterna indelas med haumlnsyn till finjordshalten i grodwmlga och fi11-komlga jordarter De grovkorniga jordarterna har en finjordshalt som van~ ligtvis aumlr mindre aumln 40 viktsprocent medan finjordshalten i de finkorshyniga jordarterna som regel oumlverstiger 40 viktsprocent Vid en jordarts be~ naumlmning brukas ett huvudord och ett eller flera adjektiv Huvudordet ex blockjord stenjord grus sand etc anger den kvantitativt stoumlrsta fraktionen med undantag av lera som skall anvaumlndas som huvudord aumlven om lerhalten aumlr saring laringg som 15 Som huvudord kan aumlven anvaumlndas beniimningen moraumln

Om en fraktion foumlrutom den som anges av huvudordet har en vaumlsentlig betydelse foumlr jordartens karaktaumlr saring anges detta med ett adjektiv ex blackig stenig grusig sandig etc Man skall emeUertid alltid ange om en jordart aumlr lerig Flera adjektiv kan anvaumlndas daring flera fraktioner paringverkar jordartens karaktur Ordningsfoumlljden visar de olika fraktionernas relativa betydelse Benaumlmningen stenig sandig mo anger att sandfraktionen aumlr av stoumlrre betyshydelse foumlr jordartens egenskaper aumln stenfraktionen

Det boumlr anges i benaumlmningen om jordarten aumlr en moraumln Exempel paring saringdana benaumlmningar aumlr sandig moraumln moraumlnlera etc Moraumln kan saringledes ingaring i benaumlmningen saringsom ett ensamt substantiv eller i ett sammansatt substantiv Paring motsvarande siitt kan andra genetiska benaumlmningar anviindas

I maringnga fall kan det vara svaringrt att okulaumlrt skilja mellan mjaumlla och lera Mjaumlla kaumlnns mjoumllig mellan fingrarna Den aumlr foumlga plastisk och kan i regel ej rullas ut till en traringd med 3 mm diameter utan att falla soumlnder Ett torkat prov har laringg haringllfasthet och kan tryckas soumlnder mellan fingrarna Lera kaumlnns fet mellan fingrarna Den aumlr plastisk och kan i regel rullas ut till en traringd med 3 mm diameter vid liimplig vattenhalt Dess haringllfasthet i torrt tillstaringnd aumlr houmlg Ett torkat lerprov kan ej tryckas soumlnder mellan fingrarna

171 3

22


Ofta foumlrekommer benaumlmningarna friktionsjordarter mellanjordarter och kohesionsjordarter Till friktionsjordarterna raumlknas sten grus sand och grovmo till mellanjordarterna finmo och mjaumlla och till kohesionsjordarshyterna lera

Bland geologer indelas leror med avseende paring lerhalten i finleror grovshyleror (eller laumlttleror) leriga jordarter och lerfria eller svagt leriga jordarter Lerhalten hos finlera aumlr stoumlrre aumln 25 hos grovlera 15-25 hos leriga jordarter 5-15 och vid lerfria eller svagt leriga jordarter lt 5 Finleror underindclas i mellanleror (lerhalt 25-40 ) styva leror (lerhalt 40-60 ) och mycket styva leror (lerhalt gt 60 ) Termen styv boumlr undvikas foumlr att inga missfoumlrstaringnd skall ske I USA sker klassificeringen ofta efter det s k Unified classification system [45] Vid klassificering av grovkorniga jordshyarter anvaumlnds daumlrvid materialets kornstorleksfoumlrdelning medan Attershybergs graumlnsvaumlrden anvaumlnds vid klassificeringen av de finkorniga jordshyarterna (mjaumlla och lera)

Kornkurvans lutning uttrycks med den sk graderi11gskoeicie11te11 (ojaumlmnshykornigheten) Cu=dr0 d10 daumlr d 60 och d10 aumlr den diameter som motsvarar 60 resp 10 passerande viktsmaumlngd Diametern d10 benaumlmns aumlven efshyfektiv kornstorlek Denna diameter anvaumlnds vid bedoumlmning av jordarters permeabilitet och kapillaumlra stighoumljd Vid beraumlkning av graderingskoeffishycientcn tas vanligtvis inte haumlnsyn till block- och stenfraktionerna (dgt 20 mm) utom daring dessa fraktioner aumlr betydande

Med avseende paring graderingskoefficienten (ojaumlmnkornighetskoefficienshytcn) Cu indelas de grovkorniga jordarterna i jaumlmnkorniga (ensgrnderade) taumlmligen jaumlmnkorniga (mellangraderade) och ojaumlmnkorniga (vaumllgraderudc) jordarter efter tabell 322 b

Tabell 322b Indelning av grovkorniga jordarter efter korngradering

Benaumlmning Gradcringskocrricicnt Cu =d~0d 0

Jaumlmnkorniga lt5 Taumlmligen jaumlmnkorniga 5-15 Ojaumlmnkorniga gt15

Vid benaumlmningen tas haumlnsyn till kvoterna ddd25 och d00cl10bull Sedimcnshytaumlra jordarter aumlr vanligtvis jaumlmnkorniga eller taumlmligen jaumlmnkorniga Svallshyavlagringar och isaumllvsavlagringar kan vara ojaumlmnkorniga Moraumlner aumlr som regel ojaumlmnkorniga I vissa fall kan kornfoumlrdelningen ha spraringng daring en eller flera mellanliggande fraktioner saknas Jordarten benaumlmns daring spraringnggradeshy

rad Bland geologer anvaumlnds termen sorteringskoefficient (Jld7dd~5) Dauml denna aumlr lt 25 25 till 35 och gt 35 benaumlmns en jordart sorterad ofullstaumlndigt sorterad respektive osorterad

323 Humusjordarter

Humusjordarterna indelas i huvudgrupperna gyttja dy och torv Gyttja bestaringr av soumlnderdelade vaumlxt- och djurrester som aumlr rika paring fettshy

och aumlggviteaumlmnen Den aumlr i naturligt tillstaringnd groumln~ eller brunaktig Gyttja faringr ljus faumlrg daring den torkar Ett ljust alkalieextrakt erharinglls fraringn gyttja Be~ naumlmningen sker efter halten av braumlnnbar substans enligt tabell 323a

Tabell 323a

Benaumlmning Holt av briinnbar substans i viktprocent av torrsubstan-

Gyttjiga jordarter Gyttjig ler gyttjig mjaumlla etc 3-6 Lergyttja mjaumlfagyttja mogyttja etc 6-30 Gyttja gt30

171 3

23

Avd 17 Geoteknik

Dy som aumlr brunsvart bestaringr av utfaumllld humussubstans Faumlrgen foumlraumlndras endast obetydligt vid uttorkning Alkalieextraktet aumlr moumlrkbrunt Man skiljer i allmaumlnhet mellan sjoumldy och kaumlrrdy Sjoumldy har mer eller mindre kornig konsistens och aumlr foumlga elastisk Kaumlrrdy aumlr en form av kaumlrrtorv med houmlg dyhalt Benaumlmning sker enligt tabell 323 b

Tabell 323 b Benaumlmning av dyiga jordarter

Benaumlmning Halt av braumlnnbar substans i viktproccnt av torrsubstans

Dyiga jordarer

Dyig lera dyig sand etc 3-30 Dy gt30

Torv klassificeras vanligtvis i filttorv mellantorv och dytorv med haumlnsyn till foumlrmultningsgraden Denna bedoumlms ofta efter en lObullgradig skala [32] genom att krama ett torvprov i handen Provet klassificeras som filttorv om torvmatcrialet aumlr ohumifierat och den vaumltska som pressas ut mellan fingrarna aumlr naumlstan klar och gulbrun Det material som stannar kvar skall ha en tydlig vaumlxtstruktur och filtartad konsistens Om daumlremot stoumlrre delen av provet passerar melan fingrarna aumlr torven vaumll humifierad och den klassificeras som dytorv Vidare boumlr anges om torven inneharingller stubbar och vedrester

Raringhumus foumlrekommer fraumlmst inom skogsomraringden som ett tunt skikt naumlrbull mast markytan Denna jordart har vanligtvis en tydlig vaumlxtstruktur Humusbull formen i matjord benaumlmns mull

4 Permeabilitet och kapillaritet

41 Permeabilitet

411 Definitioner

En jordarts vattengenomtraumlnglighet eller permeabilitet beraumlknas vanligtbull vis enligt Darcys lag

v=ki=kbhbl

daumlr v = genomsnittlig stroumlmningshastighet (cms) k = permeabilitetskoefficient (cms)

= bhjbi= stroumlmningsgradient (tryckgradient) blz = tryckfall paring straumlckan bi

Darcys lag aumlr endast giltig vid laminaumlr stroumlmning Vid stroumlmning genom grus och sten kan stroumlmningen vara turbulent varvid Darcys lag saringlunda inte aumlr tillaumlmpbar Permeabilitetskoefficienten k paringverkas bl a av vattnets viskabull sitet och densitet och av stroumlmningsgradienten Foumlr att ta haumlnsyn till viskabull sitetens och densitetens inverkan har termen absolut permeabilitet K (cm2)

infoumlrts enligt

K= kmicroy

daumlr micro aumlr vaumltskans viskositet och y aumlr densiteten

1714

24


Vissa experiment tyder paring att stroumlmning i lera inte sker enligt Darcys lag nUr stroumlmningsgradientcn Ur laringg och att ett visst kritiskt vaumlrde maumlste oumlvershyskridas innan stroumlmning oumlverhuvudtagt sker [13]

Permeabiliteten uttrycks vanligen i ms eller cms Vidare foumlrekommer vid permeabilitetsbestaumlmningar termen tiitliirde kP enligt ekvationen

kP = - 10log k

I denna ekvation uttrycks permeabiliteten k I ms Den stroumlmningshastighet som erharinglls ur Darcys lag Ur betydligt laumlgre Un

den verkliga stroumlmningshastigheten Vid haumlrledning av Darcys lag tar man inte haumlnsyn till att stroumlmning endast sker genom porerna och att stroumlmshyningsriktningen Undras naumlr vattnet stroumlmmar runt de enskilda jordpartikshylarna [41] Lerors permeabilitet paringverkas dessutom av partikelmaterialet och av jonsammansaumlttningen

412 Bestaumlmning av permeabilitet

Permeabiliteten Ur av betydelse vid dimensionering av jorddammar filter och grundvattenbrunnar vid bedoumlmning av slaumlntstabilitet och tjaumllfarlighet och vid beraumlkning av saumlttningshastighet och vattenfoumlrlust fraringn reservoarer Permeabiliteten k kan bestaumlmmas med laboratoriefoumlrsoumlk med olika typer av permeametrar eller med faumlltfoumlrsoumlk genom pump- eller infiltrationsfoumlrsoumlk

Permeabiliteten bestaumlms i laboratoriet paring packade jordprover (friktionsshyjordartcr) eller raquoostoumlrdaraquo prover upptagna med kolvborr Permeabiliteten hos packade prover minskar i allmaumlnhet med oumlkad packningsgrad och med oumlkad packningsvattenhalt Den vid foumlrsoumlken erharingllna permcabiliteten naringr vanligtvis ett minimivaumlrde vid en vattenhalt som aumlr houmlgre aumln den optimala Permeabilitetcn paringverkas aumlven av stroumlmningsgradientcn och vattenmaumlttnadsshygraden

Naumlr jordmaterialcts pcrmeabilitetskoefficient aumlr mellan 1 och 10-s cms kan olika typer av roumlrpermeamctrar anvaumlndas Naumlr permcabilitetskoeffishycienten aumlr laumlgre aumln 10-1 cms kan bestaumlmningen ske med oumldometerfoumlrsoumlk Pcrmeabiliteten foumlr ensgraderade grovkorniga jordmaterial (sand och grus) kan aumlven uppskattas ur materialets effektiva kornstorlek Tillaumlmpshyningsomraringdena foumlr de olika metoderna visas i fig 4l2a

Permcobilitet (cms) 10

10 Grus

J Borokoog ur motarioshy_ let~ effoktivo

10 Sand 1ltorn5torl1ik - Permeomoler

10

eller_ lltomprc$somelcr Permeometcr10 Mo mod eller1lt0n~tant lrycllth0jdo-4 komprc~~omeler _ mod

10 Mjaumlla follonde tryckhiijd

-bull 10

lloroumlkning

10-bull ur iidoshy

m~tcr -10-bull fOr~iik

_

-0

10

1714

Fig 412a Bestaumlmning av pcrshymeabilitct

25


Foumlrsoumlk har visat att permeabiltetskoefficienten k (cms) foumlr ensgraderud sand eller ensgrudcrat grus aumlr fraumlmst beroende av den effektiva kornstorshyleken d10 (cm) enligt [151

k = 100 df (cms)0

Denna ekvation har sedermera modifierats till

2k = 200 dfl e (cms)

med haumlnsyn till portalets inverkan paring permeabiliteten Vissa foumlrsoumlk har visat att foumlr maringnga jordarter aumlr sambandet mellan k och termen lt3(I +e) eller mellan log k och e en raumlt linje

Permcametcr av roumlrtyJl Friktionsmutcrias prmeabilitet bestaumlms vanligtvis vid konstant fallhoumljd med permametrar av roumlrtyp enligt principskiss i fig 412b Jorden packas t ett staringl- eder plexiglasroumlr vars diameter anpassas efter kornstorleken

Permeabilitctskoefficienten k bestaumlms genom ntt man maumlter den vattenshymaumlngd som stroumlmmar genom provet under en viss tid Tiden mellan avloumlsshyningarna anpassas efter materialets pcrmcubiitet Daumlrvid anvaumlnds foumlljande uttryck som aumlr grundat paring Darcys lag

k = QhAtL

daumlr Q aumlr den vattenmlingd som stroumlmmat genom provet paring tiden t haumlr tryckfallet (fig 412b) A och Laumlr provets area respektive laumlngd Vid beraumlkshyning av permcabilitetskoefficientcn bortses ifraringn hastighetshoumljden (v22g) Denna aumlr i allmaumlnhet liten och foumlrsumbar utom vid stroumlmning genom sten och grovt grus

Nippelpcrmcamcter Naumlr risk foumlreligger att finmatcria spolas ur provet under foumlrsoumlkets garingng och saumltter igen filtren anvaumlnds nippelpermcamcter (fig 412c) Vid denna typ av permeameter maumlts stroumlmningsfoumlrlusten i provet mltd hjaumllp av perfoshyrerade nippar som sticks in i provet Nivaringskillnadcn h mellan de tvaring vatshytenstaringndsroumlnm motsvarar stroumlmningsfoumlrlusten mellan de tva roumlrnipplarna

Rcslrvoar L-J------------- Reservoar

h

lflt--i_________ St1gror

-~~~~--- Avtappsror

)irI--~--- Jordprovfi- Mcitglos

~---- Provcylioder ~-----Filter

Maumltglas -----i~ ------------ ROroipplor

Fig 412b Pcrmeameter av roumlrtyp Fig 412c Nippelpcrmeameter (principskiss)

26


Permeabilitetskoefficientcn bestams genom att man maumlter den vaumltskemaumlngd Q som stroumlmmar genom provet paring tiden r

Permeabilitetsbestaumlmningen goumlrs ofta vid olika normaltryck paring provet varvid trycket laumlgst boumlr vara 10 kNm~

Komprcssomcter

Kompressometer som fraumlmst anvaumlnds foumlr att bestaumlmma jordmaterials komshypressibilitet (se 53) kan aumlven_ anvaumlndas till att maumlta permeabiliteten hos saringvaumll packade som ostoumlrda prover av mjaumlla lera eller finkorniga moraumlner

Permcabilitetsbcstaumlmning kan utfoumlras vid konstant eller variabel tryckshyhoumljd Vid variabel tryckhoumljd ansluts kompressometern till tvaring graderade vattenstaringndsroumlr (fig 412d) Vattenstaringndet i de tvaring roumlren avlaumlses med regelshybundna tidsintervall Permcabilitetskoefficienten erharinglls ur ekvationen

k = (La2tA) In (h0h1) = (23La2rA) log (h0h1)

daumlr Laumlr provets houmljd a aumlr vattcnstaringndsroumlrens area 1=(11-10) aumlr genomshystroumlmningstiden A ilr provets area h0 och h1 aumlr tryckhoumljden vid tiden 10

respektive t1 (lt1 = h0 -ha -hb)

Tllrinnrngsror ---ll--1middot-JAvnnr11ng5roumlr

11--JI--- ho

Jordpromiddot GltJmmnnembron Stodrmgor

Klamring

Vottenstrom-nng

Oumldomctcr

Permeabiiteten hos kohesionsjordarter vilkas permeabilitetskoefficient k lt 10~1 cms bestaumlms vanligtvis med oumldometcrfoumlrsoumlk Dilrvid maumlts ett jordshyprovs relativa hoptryckning och konsolideringsgrad som funktion av tiden enligt 52 Permeabilitetskoefficicnten k kan beraumlknas ur

eller k = 0848h2mvywgfto0

daumlr h aumlr halva provhoumljden vid dubbelsidig drilnering mv( =Oumle6al Ur ma~ terialets kompressibilitet t60 och 90 aumlr den tid som motsvarar 50 respekshytive 90 konsolideringsgrad (U = 50 respektive U = 90 )

42 Kapillaritet

421 Kapillaumlr stighoumljd

Vattenhalten och vattenmaumlttnadsgradcn i de jordlager som aumlr belaumlgna naumlrmast markytan paringverkas av regn och torka och varierar kraftigt under aringret Vattenhalten aumlr i allmaumlnhet stoumlrst under varingr och houmlst I omraringden som periodvis aumlr utsatta foumlr stark torka kan denna ytzon (torrskorpa) vara upp till 5 aring 6 m tjock Vanligtvis aumlr torrskorpans tjocklek l aring 2 m

1714

Fig 4l2d Principskiss av pcrshymeameter typ SGI

27


Naumlrmast oumlver grundvattenytan paringverkas vattenhalten fraumlmst av den kashypillaumlra stighoumljden Inom den sk kapillaumlra zonen stiger vattnet kapillaumlrt i jordens porer beroende paring vattnets ytspaumlnning Den kapillaumlra stighoumljden aumlr fraumlmst beroende av kornstorleksfoumlrdelningen men paringverkas aumlven av lagringstaumltheten Temperaturvariationer har endast en liten inverkan paring stighoumljden

Den kapillaumlra zonens tjocklek varierar beroende paring kornstorlek packshyningsgrad och draumlneringsfoumlrharingllanden

I fig 421 visas ett glasroumlr med jord vars nedre del placerats i vatten Kurva A visar vattcnmaumlttnadsgraden S7 vid jaumlmvikt naumlr provet fraringn boumlrjan varit vattenmaumlttat och B naumlr provet fraringn boumlrjan varit torrt Den oumlvre kapilshylaumlra stighoumljden varierar mellan ett passivt och ett aktivt vaumlrde hpli respektive hatJbull Motsvarande variation foumlr den undre kapillaumlra stighoumljden aumlr mellan hpu och haumiddot Stighoumljden h11iJ aumlr fraumlmst beroende av de smaring porerna i jordshysystemet medan hau fraumlmst aumlr beroende av de relativt stora porerna Skillshynaden mellan oumlvre och undre kapillaumlr stighoumljd minskar med minskat vaumlrde paring graderingskoefficienten Cu

Det finns inte naringgon skarp oumlvre graumlns utan jordens vattenmaumlttnadsgrad minskar successivt

H6jd

Ro Kurvo A

Fnkt1onloshy llturVl B jord

Vatten

Vottenmollnod5grod Sr frac34

Pig 421 Kapillaumlr stighoumljd vid olika draumlncringsfoumlrshyharingllandcn

422 Bestaumlmning av kapillaumlr stighoumljd

Jordmaterials kapillaumlra stighoumljd kan bestaumlmmas med kapillarimeter (fig 422) naumlr kapillaumlra stighoumljden aumlr mindre aumln 25 m Kapillarimetern bestaringr i princip av en provbeharingllare en baumllg och en kvicksilvermanometer Ett vattenmaumlttat prov packas i provbeharingllaren och provet utsaumltts daumlrefter foumlr ett vattenundertryck Undertrycket oumlkas till dess att luft traumlnger genom provet Undertrycket som motsvarar den undre kapillaumlra stighoumljden avlaumlses med en kvicksilvermanometer Foumlrsoumlksvaumlrdcna paringverkas av jordmaterialets packningsgrad Foumlr friktionsmaterial aumlr den kapillaumlra stighoumljden ungefaumlr dubbelt saring stor vid houmlg lagringstaumlthet som vid laringg lagringstaumlthet Vidare kan en viss anrikning av finmaterial ske i botten av provbeharingllaren som kan leda till ett alltfoumlr houmlgt vaumlrde paring kapillariteten

Den kapillaumlra stighoumljden beror paring jordmaterialets begynnelsevattenhalt Om jorden fraringn boumlrjan aumlr helt torr blir den kapillaumlra stighoumljden mindre aumln om jorden fraringn boumlrjan aumlr vattenmaumlttad

Den kapillaumlra stighoumljden visas i tabell 422 foumlr olika naturliga jordarter

Fig 422 Principskiss av kapilshylarimctcr

28

Kap 171 Jordarternas egenskaper 171 5 Tabell 422 Kapillaumlr stighoumljd foumlr naturliga jordarter

Jordart Kapillaumlr stighoumljd Loumls lagring Fast lagring

Grovsand 3-12 cm 4-15 cm Mellansand 10-35 cm 12-50 cm Grovmo 30-200 cm 40-350 cm Finmo Mjaumlla

15-5 m 4-10 m

25-8 m 6-l2m

Lera gt8m gt10 m

Foumlr ensgraderad grovjord anges i [2] foumlljande samband mellan kornstorshylek d (cm) och kapillaumlr stighoumljd hc (cm)

hc = 060d (cm)

l [44] anges foumlljande samband mellan portal e effektiv kornstorlek d10 (cm) och kapillaumlr stighoumljd

hc = (01 aring 05)ed10 (cm)

423 Kapillaumlrstroumlmning

Vattenstroumlmning sker i den kapillaumlra zonen fraringn grundvattenytan vid exemshypelvis uttorkning eller tjaumllskjutning Stroumlmningshastigheten aumlr beroende av dels den verksamma kapillaumlrspaumlnningen dels jordmaterialcts pcrmeabilitet I fig 423 visas stigningen under ett dygn och den kapillaumlra stighoumljdcn Foumlr grus och sand motsvarar stigningen efter ett dygn praktiskt taget den kapilshylaumlra stighoumljden medan foumlr silt och lera stighoumljden efter ett dygn aumlr betydligt mindre aumln den kapillaumlra stighoumljden Den houmlgsta stighoumljden efter ett dygn erharinglls i finmo

Stighoumljd cm

150

----- Moximol lopillor stig houmljd ( koplorilt)

100 Stighojd cflnr 2~ timmer

50

o~--~---~--~ 0002 002 02

Lera MjOla I Mo I Sand Grus

Port1kldiom~for mm

5 Kompressionsegenskaper

51 Allmaumlnt

Ett jordmaterials deformation aumlr fraumlmst beroende av aumlndringar av effektivshytrycket och aumlr i stort sett oberoende av parvattentrycket Sambandet mellan effektivtryck och deformation aumlr inte lineaumlrt utan paringverkas i houmlg grad av hur jorden tidigare varit belastad av vattenmaumlttnadsgraden jordmateria-

Fig 423 Kapillaritet och stigshyhoumljd under 24 timmar

29


Jets gradering kornformen och kornstorleken samt av porvattnets sammanshysaumlttning Saumlttningarna foumlr en oumlverkonsoliderad lera eller ett friktionsshymaterial som varit foumlrbelastat blir i allmaumlnhet smaring om det vertikala effektivshytrycket efter lasten aumlr mindre aumln foumlrbelastningstrycket

Spaumlnningsaumlndringen vid belastning av en jordmassa beraumlknas vid laringga paringkaumlnningar ur elasticitetsteorin Daumlrvid antas att jordmaterialet uppfoumlr sig som ett isotropt och elastiskt material och att det foumlljer Hookes lag Emellertid blir beraumlkningsfelen stora daring lasten aumlr stoumlrre aumln ca en tredjedel eller haumllften av jordens brottharingllfasthet Naumlr lasten naumlrmar sig brottlasten blir deformationerna i jorden mycket stora och elasticitetsteorin aumlr inte tillaumlmpbar

Spaumlnningsaumlndringen i ett jordelement kan delas upp i dels en aumlndring av det allsidiga (isotropa) trycket med (LJa3) dels en enaxlig spaumlnningsaumlndring (Lla1 -LJa3) (fig 51 a) Spaumlnningsaumlndringen (LJa3) foumlrorsakar vid draumlnering en volymaumlndring t VaV= CvLla3 som vid laringga paringkaumlnningar aumlr proportioshynell mot Lla3 bull Koefficienten Cv aumlr jordens tryckmodul Denna betecknas aumlven med K Tryckmodulen aumlr beroende av det allsidiga tryckets storlek en spiinningsexponent IX och tryckmodultalet k 111 [6J Koefficienterna km och IX kan bestaumlmmas med draumlnerade treaxliga foumlrsoumlk

YoY~ltJshy(Vid drirnlnng)

EulYekqnd r ng_ (Utan dmnenng

Den enaxliga spaumlnningsaumlndringen (6a1-6a3) aringstadkommer ytterligare en volymaumlndring 6ViV= CvSd (LJa1-ilu3) som fir proportionell mot tryckshymodulen Cv strukturparametern Sd och spaumlnningstilskottet (LJa1 -LJa~) (fig 51 a) Strukturparametern Sd kan bestaumlmmas med draumlnerade treaxliga foumlrsoumlk

Ett specialfall visas i fig 51 b daumlr provets sidodeformation foumlrhindras saringsom aumlr fallet vid exempelvis oumldometerfoumlrsoumlk Volymaumlndringen ) Vcf V= mvAa1 aumlr proportionell mot rolymkompressibilitete11 lllvmiddot Nfir provets sidoutvidgning aumlr foumlrhindrad aumlr mv=LlcLJa1 daumlr 6e=AJJ0 aumlr provets relativa hoptryckning naumlr axialspaumlnningen oumlkar med LJa1 bull Det inverterade vaumlrdet 1mv som benaumlmns kompressiommodul M=LlaifAe anvaumlnds ofta vid slittningsberaumlkningar i friktionsmaterial Komprcssionsmoducn l1 aumlr beroende av initialtryckct av kompressionsmodultalet m och en spaumlnshyningsexponent fJ som bestaumlms med komprcssionsfoumlrsoumlk [20 Vid redovisshyning av foumlrsoumlksresultat fraringn oumldometerfoumlrsoumlk anvaumlnds iiven termen ko111presshysibilitetskoefficie11t av= CleLJu1 daumlr 6e aumlr aumlndringen av materialets portal naumlr provets sidoutvidgning foumlrhindras vid en oumlkning av axialspiinningen med 6a1 bull

Naumlr spaumlnningsaumlndringar sker snabbt och provets vattenhalt och volym inte hinner aumlndras under belastningen sker en aumlndring av portrycket i jorshyden Vid friktionsmaterial med en relativt houmlg permeabilitct (kgt 10-3 cms) maringste lasthastigheten vara mycket houmlg saringsom fir fallet vid detonation eller jordbaumlvning foumlr att en Undring av vattenhalten inte skall ske under beshylastningen Vid kohesionsmaterial (k lt 10-G cms) aumlndras vattenhalten inte naumlmnvaumlrt under lastoumlkning utom naumlr lasthastigheten aumlr mycket laringg

Jfr kap 172 och 173

Fis 51 a Volym- och porbull trycksaumlndring vid allsidig och enaxlig spaumlnningsaumlndring

Foumlrhindmd sdo- ACT1~

K0 CT1 K-cr

VclymsCndring (Vid drtinenng)

~ =m- Ar1

PortryeksC ndn ng (Utan dranenng)

6Ue CIJ1

Fig 51 b Volym- och portrycksshyaumlndring vid foumlrhindrad sidoutshyvidgning

30

Kap 171 Jordarternas egenskaper 171 5 Portrycksaumlndringen kan beraumlknas med hjaumllp uv portryckskoefficienternaA Auml B och C [26] [38] En oumlkning av det isotropa trycket med Lla foumlrorshysakar vid foumlrhindrad draumlnering en portrycksoumlkning Ll11a = BJa3 bull En enaxligspaumlnningsaumlndring (Lla1 -6a3) aringstadkommer en ytterligare aumlndring av porshytrycket med Llud= AB(Lla1 -6aJ saringsom visas i fig 51 a Ofta ersaumltts AB medbeteckningen Auml foumlr ej vattenmaumlttade material Naumlr provets sidoutvidgningfoumlrhindras erharinglls vid belastningen en portrycksoumlkning Duc= CLla 1 bull Oumlkshyningen aumlr proportionell mot Lla1 enligt fig 51 b

Portryckskocfficienten A aumlr foumlr friktionsmaterial fraumlmst beroende av denrelativa lagringstaumltheten och foumlr kohesionsmaterial fraumlmst av oumlverkonsolishyderingsgraden Dessutom paringverkas koefficienten A av det enaxliga spaumlnshyningstillskottets storlek Portryckskoefficienterna B och C aumlr fraumlmst beroendeav vattenmaumlttnadsgraden Foumlr vattenmaumlttade material (S= 100~(1) aumlr B ochC praktiskt taget lika med 10 Vid S=90 kan Banta ett saring lagt vaumlrdesom 01

Typiska vaumlrden paring portryckskoefficienten A vid brott (A1) visas i tabell 51

Tabell 51

AJ (vid brott)

Mycket loumlst lagrad sand 2 till SNormalkonsoliderad lera (houmlg sensitivitet) lS till 3Normalkonsoliderad lera (laringg sensitivitet) 07 till 13Naringgot oumlverkonsoliderad lera 03 till 07Starkt oumlverkonsoliderad lera -0S tili 0

Sambandet mellan normalspaumlnning och deformation vid foumlrhindrad sidoshydeformation bestaumlms med oumldometer eller kompressometer medan direktaskjuvfoumlrsoumlk anvaumlnds foumlr att studera sambandet mellan skjuvspaumlnning ochskjuvdeformation Vid en godtycklig aumlndring av spaumlnningstillst1ndct anvaumlndstreaxliga foumlrsoumlk Emellertid aumlr den praktiska tillaumlmpningen av foumlrsoumlksresulshy D

taten i maringnga fall komplicerad och grundad paring foumlrenklade antaganden loroSambandet mellan relativ hoptryckning (e = Llhh0) och effektivtryck a

vid foumlrhindrad sidodeformation visas i fjg 51 c foumlr lera och foumlr sandSandens relativa hoptryckning (komprltssion) aumlr vid samma oumlkning av efMfcktivtrycket betydligt mindre aumln lerans Materialens kompressibilitetmv=LleLla minskar med oumlkat effcktivtryck Vid avlastning sker en visssvaumlllning Den kompression som erharinglls vid aringterbelastningen aumlr betydligtmindre iin den som gaumlller vid foumlrsta paringlastningen (m~ lt mv) Naumlr belastningenoumlverskrider a motsvarar provets totala kompression den som erharinglls omingen avlastning gjorts Det sambnnd som erharinglls foumlr ett material som aldshy

Fig 51 c Samband mellan relamiddottiv hoptrycknins e och effektivMrig tidigare varit utsatt foumlr ett stoumlrre effektivtryck aumln det foumlr tillfaumlllet raringshy tryck o

dande kallas jungfrukurva (ABD och ABD i fig Sic) Ett saringdant mashyterial benaumlmns normalkonsoliderat om det besaringr av kohesionsmaterialoch normalbelastat om det bstaringr av friktionsmaterial Mellan B och Caumlr leran foumlr- eller oumlverkonsoliderad med avseende paring foumlr- eller oumlverkonsoliMderingstryckct a Sanden aumlr foumlr- eller oumlverbelastad mellan B och C medavseende paring foumlr- eller oumlvcrbelastningstrycket a

Foumlrkonsolideringstrycket a aumlr det stoumlrsta effektiva oumlverlagringstrycksom jordprovet varit utsatt foumlr in situ Naumlr belastningen aumlr mindre aumln foumlrshykonsolideringstrycket a~ aumlr provets relativa hoptryclming liten i jaumlmfoumlrelsemed hoptryckningen naumlr foumlrkonsolideringstrycket a oumlverskridits Motshysvarar det effektiva oumlverlagringstrycket a~ in situ foumlrkonsolideringstrycketa aumlr leran normalkonsoliderad Aumlr daumlremot agta aumlr leran oumlverkonsolishyderad Foumlrharingllandet a1a definieras som materialets oumlierko11solideri11gskl-01

31


och foumlrharingllandet IOO(a-a~)a~ som materialets oumlverko11solideri11gsgrad

OumlverkonsoUderingsgraden uttrycks i procent Oumlverkonsolideringskvoten aumlr 10 och oumlverkonsolideringsgraden O foumlr en normalkonsoliderad lera

Vid saumlttningsberaumlkningar foumlr kohesionsmaterial antas att totalsaumlttshyningen aumlr sammansatt av initialsaumlttning primaumlrsaumlttning och sekundaumlrsaumlttshyning Emellertid aumlr det ofta svaringrt att saumlrskilja primaumlr- och sekundaumlrsaumlttshyningarna eftersom dessa delvis paringgaringr samtidigt Initialsaumlttningen eller den momentana saumlttningen 01 erharinglls i samband med sjaumllva belastningen och foumlrshyorsakas fraumlmst av sidodeformationer i jorden lnitiasaumlttningen beraumlknas med hjaumllp av ett antaget eller uppmaumltt vaumlrde paring jordmaterialets elasticitetsshymodul E Haumlrvid foumlrutsaumltts att lasten aumlr mindre aumln en tredjedel av jordens brottlast Initialsaumlttningen som vid normalkonsoliderade leror aumlr ca IO av totalsaumlttningen foumlrsummas vanligen vid saumlttningsberaumlkningar Vid starkt oumlverkonsoliderade leror svarar initialsaumlttningen ofta foumlr 50 av totalsaumlttshyningen Naumlra brottlasten aumlr initialsaumlttningcns andel betydligt stoumlrre

Primaumlrsaumlttningen Op som oumlkar med tiden foumlrorsakas av en gradvis oumlkshyning av effektivtrycket i jorden naumlr porvattenoumlvertrycket utjaumlmnas och vatshytenhalten minskar Primaumlrkonsolideringens tidsfoumlrlopp analyseras vanligtshyvis med hjaumllp av den mekaniska (reologiska) modell som visas i fig 51 d

~ l(r

~ i1 (~~ f(T i-t1(T Cf00 +ti0 O~Cf0+l1Cfrr Oo

rr cr cr cr~ 0

crcrcr+cr cr~rr~Mtr U Uo u u+AO Ualt ultu 0ltAO u Ua

t o tt1 t oo

AV O ~gtO ~Q V V V

(c) (cl)(o) (bl

Lasten a0

som verkar paring den friktionsfria kolven i (a) representerar det totala oumlverlagringstrycket Lasten O~ i den mekaniska fjaumldern i cylindern represenshyterar effcktivtrycket som i ett jordelement baumlrs av kornskelettet medan det hydrostatiska trycket u i cylindern representerar porvattentrycket Det hydroshystatiska trycket kan avlaumlsas paringstigroumlretsom aumlr fastsatt paring sidan av cylindern Vid en_oumlkning av lasten paring kolven (oumlverlagringstrycket) fraringn 00 till (a0+Da) aumlndras fjaumlderns last inte foumlrraumln vatten har pressats ut ur cylindern och fjaumlshyderns laumlngd aumlndrats (Kornskelettets komprcssibilitet aumlr stor i foumlrharingllande till vattnets kompressibilitet) Vid lastoumlkningen oumlkar porvattentrycket saringshyledes fraringn 110 till (110 +6a) saringsom visas i (b) Allteftersom vatten pressas ut ur cylindern och vattenhalten minskar pressas fjaumldern ihop Daumlrvid oumlkar lasten i fjaumldern och daumlrmed effektivtrycket medan det hydrostatiska trycket i cylindern sjunker (c) Efter mycket laringng tid(==) har porvattenoumlvertrycket utjaumlmnats och lastoumlkningen baumlrs helt av den mekaniska fjaumldern saringsom efshyfektivtryck

Konsolideringsgraden kan uttryckas med kvoten U ()

U- IOO(OumlfOumloo)

daumlr i och (5 00 aumlr saumlttningen vid tiden t respektive vid oaumlndlig tid Konsolishyderingsfoumlrloppet kan uttryckas med en dimensionsloumls tidsfaktor Tv enligt

Fig Sid Modell av konsolishyderingsprocessen

32


Tv =cvth2

daumlr cv=kmvywg aumlr den sk lw11solideri11gskoefficie11te11 och It aumlr lerlagrets tjocklek vid enkelsidig draumlnering eller lerlagrets halva tjocklek vid dubbelshysidig draumlnering Den tid t som erfordras foumlr att uppnaring en viss Jonsolide-ringsgrad aumlr beroende av materialets permeabilitet k och volymkomprzssi-biliteten mv Tidsfaktorn Tv som aumlr en funktion av konsolideringsgraden aumlr beroende av draumlneringsfoumlrharingllandena och av portrycsfoumlrdelningen vid belastning Vid konstant portrycksoumlkning i ett lerlager aumlr exempelvis Tv= 0197 vid U=50

Sekundaumlrsaumlttningen aring5 foumlrorsakas frtimegtt av k1ypning i jorden vid konshystant porvattentryck och konstant cffektivtryk Totalsaumlttning oumlkar med tiden och sker under en viss mbskning av vattenhalten medan saumlttningsshyhastigheten minskar Sekundaumlrsaumlttningen aumlr i allmaumlnhet liten (mindre aumln 10 aring 20 av primaumlrsaumlttningen) foumlr en normalkonsoliderad lera utom naumlr halten av organiskt material aumlr houmlg Vid maringnga leror oumlkar sekundaumlrshysaumlttningen lineaumlrt med lng t Dess storlek aumlr beroende av laststegets storshylek foumlrkonsolideringstryckct och temperaturen [28] [29] Foumlr torv gyttja och dy kan sekundaumlrsaumlttningen vara av samma storleksordning som primaumlrshysaumlttningen Primfir- och sekundaumlrsaumlttningarna beraumlknas i allmaumlnhet ur resulshytaten fraringn oumldomewrfoumlrsoumlk Emellertid undervaumlrderas saumlttningarnas storlek fraringn oumldometerfoumlrsoumlk naumlr sekundaumlrsaumlttningarna aumlr stora eftersom endast en del av sekundaumlrkonsolideringen aumlger rum vid varje laststeg [47]

Vid friktionsmaterial vilkas permeabilitet aumlr houmlg erharinglls den stoumlrsta delen av totalsaumlttningen vid sjaumllva belastningen medan den tidsbundna saumlttningen i allmaumlnhet aumlr liten och foumlrsumbar utom foumlr spraumlngsten daumlr den tidsbundna saumlttningen kan vara av samma storleksordning som initialsaumltt-ningen Naumlr spraumlngstenen packas i lager vid vattenbegjutning visar maumlt-ningar att de tidsberoende saumlttningarna i allmaumlnhet blir smaring Friktions-materials komprcssibilitet paringverkas i stor utstraumlckning av vibrationer som foumlrorsakar en omlagring av mineralkornen Denna egenskap utnyttjas exempelvis vid packning med vibrationsvaumllt Vid saumlttningsberaumlkningar an-vaumlnds resultaten fraringn kompressionsfoumlrsoumlk Saringdana foumlrsoumlk utfoumlrs vid foumlr-hindrad sidodeformation Inneharingller friktionsjordcn organiskt material kan dess kompressibilitet vara mycket houmlg Friktions- och mcllunjordarters kompressibilitet kan iiven bestaumlmmas in situ

52 Oumldometerfoumlrsoumlk

Kohesionaumlra och mellanjordarters kompressionsegcnskaper bestaumlms i allshymaumlnhet med oumldometerfoumlrsoumlk En cylindrisk provkropp placeras daumlrvid i en ring av metall eller plast som foumlrhindrar provets sidoutvidgning vid belastshyning Oumldometerringen kan antingen vara fast eller roumlrlig (raquoflytanderaquo) saringsom visas i fig 52a Vanligtvis anvaumlnds i Sverige oumldometrar med fast ring De jordprover som anvaumlnds vid oumldometerfoumlrsoumlk boumlr vara av saring houmlg kvalitet som moumljligt (raquoostoumlrda proverraquo) Endast prover upptagna med standardkolvborr eller med liknande utrustning boumlr anvaumlndas Provet beshylastas vanligtvis i etapper Det aumlr aumlven moumljligt att belasta provet med en kontinuerligt oumlkande last Vid varje laststeg foumlrdubblas lasten Varje lastshysteg faringr vanligtvis verka under 24 timmar Foumlrsoumlk har emellertid visat att tiden foumlr varje laststeg utan stoumlrre olaumlgenhet kan minskas till I a 2 timmar I princip kan lasten oumlkas daring primaumlrkonsolideringen aumlr avslutad Saumlrskilt vid laster som aumlr laumlgre aumln foumlrkonsolideringstrycket kan lasttiden varu relashytivt kort (20 a 30 min) Det foumlrkonsolideringstryck som erharinglls enligt den metod som foumlreslagits i [7] paringverkas emellertid av lasttiden Vid oumlverkonshysoliderade leror goumlrs vanligtvis en eller flera avlastningar under foumlrsoumlkets garingng

Vid utvaumlrdering av foumlrsoumlksrcsultatcn avsaumltts foumlr vnrje laststeg provets relativa hoptryckning e=bh0 eller portal e som en funktion av V (fig

171 5

Se kap 173

Jfr kap 322

Se kap 173

Stompct Fittersten Odomcterring Pro Vatten Filtcrstcn

(o) Oumldomehr med roumlrlig

(flytondc) ring

(b) Oumldomcter med fost ring

Fig 52a Oumldometer med roumlrlig eller fast ring

3-722445 Bygg 1B Saumlrtryck 33

---


Fig 52b Samband mellan c c och Vi ~---+-----------Vf

(UOfrac34) E0 k---t-----------t 66

Tid t [log skola)

AE(U10(1o)

b

115b

Relativ hoptryckning E

Portal e

+---------------+ Uc 0) 0 Jsc--------------+middotlle0

j=i=sso=-==--l(U~100) e1o ltgte

~-t-------t--1-----Vf

115b

(U 1ocro) Eioof-----cgtSsc--------+

lt -~----------4 Reahv hoptrydming f

Portal e

0 0

~o

1tso ------------t1 4t1 911 Tid t (log skala)

Fig 52c Samband mellan r e och log t

52b) eller log t (fig 52c) daumlr t aumlr tiden efter lastaumlndringen Primaumlrsaumlttshyningens begynnelsepunkt erharinglls ur fig 52 b (Taylors metod) genom att foumlrlaumlnga den foumlrsta raumlta delen av deformations-tidskurvan tills den skaumlr vertikalaxeln Den tid som erfordras foumlr en viss konsolideringsgrad aumlr proshyportionell mot Jlmiddotfcv daumlr h aumlr halva provhoumljden Konsolideringsgraden kan bestaumlmmas genom att man drar en raumlt linje genom begynnelsepunkten med en lutning som aumlr 115 ggr stoumlrre aumln den foumlrsta raumlta delens lutning (fig 52b) I den punkt daumlr den konstruerade raumlta linjen skaumlr provningskurvan aumlr konshysolideringsgraden U=90 Konsolideringsgraden U aumlr ett maringtt paring provets genomsnittliga konsolidering Vid exempelvis U=90 aumlr saumlttningen 90 av den totala primaumlrsaumlttningen Konsolideringskoefficienten ev kan beraumlkshynas ur

Cv = 0197h2t~0

eller

Cv = 0848h2t00

daumlr z aumlr halva provhoumljden vid dubbelsidig draumlnering eller provhoumljden vid enkelsidig draumlnering och (160) eller (00) den tid som motsvarar 50 eller 90 konsolideringsgrad (U=S0 eller 90)

Begynnelsepunkten kan aumlven bestaumlmmas saringsom visas i fig 52c (Casashygrandes metod) Metoden aumlr grundad paring observationen att e-log t kurvans foumlrsta del aumlr en parabel Den kompression som erharinglls mellan t1 och 4 t 1

eller mellan 4t1 och 9t1 aumlr saringledes lika med provets kompression mellan 0 och t1 bull En konsolideringsgrad U = 100 (e100) motsvarar skaumlrningspunkten mellan tangenten till oumldometerkurvan (e~log t kurvan) i inflexionspunkten och foumlrlaumlngningen av oumldometerkurvans nedre raumlta del (fig 52c)

34

Kap 171 Jordarternas egenskaper 171 5 Sekundaumlrsaumlttningen lt53 beraumlknas vanligtvis ur lutningen Ca hos e-log t

kurvans sista del saringsom visas i fig 52c Camiddottalet oumlkar i allmaumlnhet med oumlkat plasticitetsindex och med oumlkad halt av organiskt material Kvoten 03bp mellan sekundaumlr- och primaumlrsaumlttningen paringverkas av Iaststegets storlek

Provets relativa hoptryckning e (fig 52d) eller portal e (fig 52e) efter varje laststeg avsaumltts som funktion av log a (Effektivtrycket a aumlr efter konsolideringen lika med totaltrycket) Varje laststeg ger en punkt paring oumldoshymeterkurvan (e-log a eller e-log a) Fraringn oumldometerkurvan kan foumlrkonshysolideringstrycket a~ samt e2-talet (e-log a kurvan) eller kompressionsinshydexet Cc (e-log a kurvan) bestaumlmmas Foumlr leror med laringg sensitivitet aumlr e-log a kurvan vanligtvis en raumlt linje naumlr foumlrkonsolideringstrycket oumlvershyskridits

Foumlrkonsolideringstrycket a~ kan uppskattas ur e-Iog a kurvans form enligt en metod som foumlreslagits av Casagrande Fraringn den punkt daumlr kroumlkshyningsradien aumlr minst dras en tangent till kurvan och en linje parallellt med horisontalaxeln Foumlrkonsolidcringstrycket a~ motsvarar skaumlrningspunkten mellan bisektrisen till de baringda linjerna och foumlrlaumlngningen av e-log a eller e-log a kurvans raumlta del (fig 52d eller 52e)

Resultat fraringn oumldometerfoumlrsoumlk med kvicklera visas i fig 52f Vid foumlrkonshysolideringstryckct a uppvisar e-Iog a diagrammet en knyck Naumlr lasten aumlr naringgot stoumlrre aumln a blir provets relativa hoptryckning mycket stor

Kompressionsindexet e2 som aumlr provets relativa kompression vid en foumlrshydubbling av vertikaltrycket anvaumlnds vid saumlttningsberaumlkningar av normalshykonsoliderad lera Vid en oumlkning av effektivtrycket fraringn a~ till (a~+LJa)

erharinglls en relativ kompression som kan beraumlknas ur uttrycket

LJe = (e2log 2) log [(a~ +LJa)a~]

I maringnga fall redovisas resultaten fraringn oumldometerfoumlrsoumlk i form av ett e-log a diagram Haumlrvid avsaumltts materialets portal e som en funktion av log a saringsom visas i fig 52e daumlr a aumlr det paringfoumlrda normaltrycket Naumlr foumlrkonsolideringstrycket oumlverskridits aumlr e-log a diagrammet vanligtvis en raumlt linje (raquojungfrukurvaraquo) Jungfrukurvans lutning aumlr lika med kompresshysionsindexet Cc som anger portalsaumlndringen LJe vid en aumlndring av normalshytrycket fraringn a till 10 a~

Naumlr foumlrkonsolideringstrycket a~ oumlverskridits kan aumlndringen av portalet beraumlknas ur uttrycket

LJe = Cc log [(a~ +LJa)a~] = LJe(l +e0)

FMotiv hoptryckn1ng euro Portal o R8otiv hoptryclming E

er er 2er lag ~kolo) cr~ cr 100i (log skola) er ( log skola)

Effoktivtryck er Effoktlvtryck cr Effoklivlryck IJ

Fis 52d Samband mellan effektivshy Fig 52e Samband mellan effektivbull Fig 52f Samband mellan relativ hopshytryck a och relativ kompression c i tryck a och portal c i halvlogaritmisk tryckning och cffektivtryck foumlr kvickshyhalvlogaritmisk framstaumlllning framstaumlllning lera

35


daumlr la aumlr oumlkningen av effektivtrycket och e0 det portal som svarar mot det effektiva oumlverlagringstrycket a~ innan effektivtrycket oumlkat

Provkvaliteten paringverkar foumlrsoumlksresultatens tillfoumlrlitlighet I fig 52g visas sambandet mellan e och log a foumlr dels ett relativt ostoumlrt prov dels ett relativt stoumlrt prov Utvaumlrderingen av foumlrkonsolideringstrycket foumlr det stoumlrshyda provet aumlr mycket osaumlker

Korrigering av e-log ltJ diagrammet foumlr normalkonsoliderade leror sker vanligtvis saringsom visas i fig 52g [43] Den korrigerade kurvan dras genom dels den punkt (e0 a~) som representerar portalet och det effektiva oumlvershylagringstrycket in situ dels den punkt (f) daumlr foumlrlaumlngningen av e-log a diagrammet skaumlr den horisontella effektivspaumlnningsaxeln vid e=O Emelshylertid tyder vissa foumlrsoumlksresultat paring att e-log a diagrammen fraringn prover med olika stoumlrningsgrad skaumlr varandra vid ett portal som motsvarar 42 av initialportalet e0bull Denna observation ligger till grund foumlr den korrigeshyringsmetod som foumlreslagit i [35]

Portal cy Portot cy

bull 1---=cic-middot

--1ltorr9erod kurvo

Ostort prov Stort prov

(log ~kola)u (log skolo) Effoktivtryck u ~ Fig 52g Korrektion av foumlrsoumlksshy Effolltbvtrydt cr resultat vid normakonsolidcrnd lem

Korrigering av foumlrsoumlksresultatcn vid oumlverkonsoliderad lera visas i fig 52h Genom den punkt a (ltJ~ e0) som representerar foumlrharingllandena in situ dras en linje ah som aumlr parallell med aringterbelastningsgrenen Den korrigerade kurvan dras sedan genom punkt b som motsvarar foumlrbelastningstrycket a~

och punkt f som motsvarar skaumlrningspunkten mellan e-log diagrammets foumlrlaumlngning och effektivspaumlnningsaxeln Enligt den metod som foumlreslagits i [35 dras det korrigerade e-log a diagrammet genom den punkt paring oumldashymeterkurvan daumlr e= 042 e0bull

53 Kompressometerfoumlrsoumlk

Friktionsmaterials kompressibilitct bestaumlms vanligtvis med komorcssoshymeter (fig 53a) Provet omges daumlrvid av en tunn gummihud och ct antal tunna metallringar Metallringarna foumlrhindrar att provet vid belastning utshyvidgas i sidled Vid kompressometerfoumlrsoumlk oumlkas lasten stegvis varvid proshyvets hoptryckning maumlts Vanligtvis foumlrdubblas lasten vid varje laststeg Kompressibiliteten kan aumlven bestaumlmmas med kompressionsfoumlrsoumlk i oumldoshymeter Emellertid paringverkar friktionen laumlngs oumldometerringen foumlrsoumlksrcsulshytaten

Den relativa hoptryckning som erharinglls vid uppr~pad paring- och avlastning av ett friktionsmaterial visas i fig 53 b Den relativa hoptryckningen oumlkar med antalet lastcykler N I 34] anges att e oumlkar lineaumlrt med log N Emellershytid aumlr oumlkningen efter 10 till 50 lastcykler i allmaumlnhet liten Den relativa hop-

Fig 5211 Korrektion nv foumlrshysoumlksresultat vid oumlverkonsolideshyrad lera

Fig 53a Principskiss av komshypressomcter

Relativ hoplryekmng E

Effoktivspann119 er

Fig 53b Samband mellan a och 11- vid upprepad av- och paringshylastning

36

Kap 171 Jordarternas egenskaper 171 5 tryckningen e och kompressibiliteten mv minskar med oumlkad effektivspaumlnshyning Emellertid oumlkar kompressibilitetcn naumlr effektivtryckct oumlverstiger ca 5 till 15 MNm2 och de enskilda sand- eller gruskornen krossas Kompresshysibiliteten minskar aringnyo vid mycket houmlga effektivtryck

Den stoumlrsta delen av kompressionen erharinglls vid belastning Den tidsshyberoende hoptryckningen aumlr i allmaumlnhet liten och foumlrsumbar (mindre aumln 5 till 10) utom vid houmlga effcktivtryck naumlr jordpartiklarna krossas Den tidsshyberoende kompressionen kan daumlrvid vara av samma storleksordning som kompressionen vid Iastoumlkningen

54 Typiska foumlrsoumlksresultat

541 Kohesionsjordarter

Kohcsionsmaterials kompressionsindcx Cc fraringn ett e-log a diagram oumlkar med oumlkat vaumlrde paring flytgraumlnsen eller finlekstalct Enligt [43] kan Cc grovt uppskattas ur sambandet

Cc = 0009 (wL - 10)

Kompressionsindexet e2 fraringn ett e-log a diagram oumlkar med oumlkat finlekstal Wp Foumlr dy och gyttja varierar e2 vanligtvis mellan lO och 20 och foumlr norshymalkonsoliderad lera mellan 5 och 20

Konsolideringskoefficientcn ev vnrierar foumlr normalkonsoliderad lera vanshyligtvis mellan 05middot 10-4 och 3middot 10-4 cm2s Vaumlrdet paring kompressibiliteten mv varierar foumlr fast lera vanligtvis mellan 0004 och 0010 cm2N foumlr loumls lera mellan 002 och 003 cm2N och foumlr torv och dy mellan 0025 och 0 10 cm2N Vaumlrdet paring Claquo som aumlr den relativa hoptryckningen vid en tiodubbshyling av tiden varierar vanligtvis mellan 0005 och 002 foumlr normalkonsolishyderad lera Vid houmlg organisk halt och vid ett houmlgt plasticitetsindex aumlr Cx~ 003 medan Cx foumlr starkt oumlverkonsoliderad lera aumlr mindre aumln 0001 [26]

542 Mellanjordarter

Foumlr finmo och mjaumlla varierar kompressionsindexet c2 vanligtvis mellan l och 5 Kompressibilitcten mv aumlr av storleksordningen 00005 till 0002 cm2N Konsolideringskoefficienten c v varierar vanligtvis mellan 3 bull I 0-4 och 30 middot 1 o-4

cm2s

543 Friktionsjordarter

Friktionsmaterials kompressibilitet mv paringverkas bl a av materialets relativa packningsgrad och sammansaumlttning av antalet paring- och avlastningar och av bclastningshastigheten

Kompressibiliteten minskar med oumlkad korndiameter Aumlven skillnaden i kompressibilitet vid houmlg och laringg packningsgrad minskar med oumlkad kornshydiameter

Den relativa hoptryckningen vid upprepad paring- och avlastning oumlkar med oumlkat antal lastcykler Oumlkningen aumlr stor vid de foumlrsta cyklerna Efter ett par hundra lastcykler aumlr aumlndringen liten Lasthastigheten har en relativt stor inverkan under den foumlrsta lastcykeln Inverkan vid efterfoumlljande lastshycykler aumlr daumlremot relativt liten

Foumlr grus och sand varierar mv(beila) mellan 00001 och 00008 cm2N och M(Aringaile) mellan l25 och 10 kNcm2bull

37


6 Skjuvharingllfasthet

61 Partikelmaterialets inre friktionsvinkel

Den friktionsvinkel cfmicro som erharinglls laumlngs en mineralyta (partikelmaterialets friktionsvinkel) aumlr beroende av ytans raringhet och renhet Friktionsvinkeln foumlr en slaumlt polerad kvartsyta aumlr av storleksordningen l0deg medan den inre friktionsvinkeln foumlr tvaring raringa ytor aumlr ca 26deg Vatten verkar i maringnga fall som ett antismoumlrjmedel Partikelmaterialets friktionsvinkel aumlr foumlr kvarts kalcit och faumlltspat houmlgre vid en torr aumln vid en fuktig mineralyta Frlktionsvinkeln foumlr glimmer och klorit aumlr daumlremot laumlgre vid en torr aumln vid en fuktig yta

62 Sann kohesion och sann friktion

I bl a [I 11 och [18] visas att skjuvharingllfastheten T I foumlr ett jordmaterial fraumlmst aumlr beroende av jordens sanna kohesion c0 dess sanna inre friktionsvinkel rJ0 samt den effektiva normalspaumlnning af som verkar mot brottplanet enligt ekvationen

-r1 = c0 +a tan cf0 (I)

Friktionsvinkeln cf0 aumlr i allmaumlnhet stoumlrre aumln rJmicro beroende paring de volymshyaumlndringar som sker vid skjuvningen Kohesionen c0 aumlr en funktion av mashyterialets portal

Ekvation (I) kan foumlr vattenmaumlttade material omskrivas till

71= co+(a1-u1)tan rf0

daumlr aI aumlr totaltrycket och u1 aumlr parvattentrycket aumlngs brottplanet Enligt denna ekvation aumlr skjuvharingllfastheten oberoende av den mellersta huvudshyspaumlnningens storlek Skjuvharingllfastheten aumlr daumlremot beroende av det portryck u1 som raringder vid brott Aumlr materialet inte vattenmaumlttat aumlr effektivtrycket vid brott foumlrutom av parvattentrycket Uwt aumlven beroende av parlufttrycket u11 och en koefficient X som aumlr en funktion av vattenmaumlttnadsgraden enligt ekvationen

af= a1 -uf+r(u11-uw1)

Foumlr ett inte vattenmaumlttat material gaumlller

T1 = c0 + [a1- 1111+1(uf-llwt)l tan ef0

Parametrarna c0 och rJ0 kan beraumlknas ur en serie med draumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk saringsom visas i fig 62 I (a) har portalet e1 vid brott avsatts som en funktion av det effektiva normaltrycket dels foumlr normalkonsoliderade prover (a-b) dels foumlr prover som varit utsatta foumlr ett foumlrkonsolideringstryck a~ (b-c) I (b) har avsatts uppmaumltt skjuvharingllfasthet r 1 som en funktion av effektivtrycket a Den sanna inre friktionsvinkeln ef0 kan aumlven bestaumlmmas ur enaxliga tryckfoumlrsoumlk genom att maumlta brottytornas lutning Brott sker enligt Coulomb-Mohrs brotteori laumlngs tvaring serier av brottytor som bildar vinkeln (45deg -rJ02) med den stoumlrsta huvudspaumlnningens (a~) riktning Vinshykeln mellan brottytorna aumlr (90deg -rf0)

Kohesionen c0 varierar med portalet och oumlkar enligt [18] lineaumlrt med foumlrshykonsolideringstrycket a enligt ekvationen c0 =ua daumlr x aumlr en konstant som i allmaumlnhet oumlkar med jordens plasticitetsindex Vaumlrdet paring x varierar vanligtshyvis mellan 0 och 012 Friktionsvinkeln rf0 paringverkas daumlremot inte naumlmnvaumlrt av portalct Denna minskar med oumlkat vaumlrde paring jordens plasticitetsindex Foumlr lera med IP = 20 aumlr cf0 omkring 25deg Vid JP = 80 aumlr ltfio ca 12deg Foumlr ostoumlrd lera aumlr ef0 3 till 8deg houmlgre aumln den som gaumlller foumlr ett omroumlrt prov rJ0 och c0 paringverkas emellertid aumlven av den mellersta huvudspaumlnningens storlek av rotation av

Jfr 172 11

()

Jungfrukurva

cr cr

i (bl

Fig 62 Bestaumlmning av sann kohesion och sann inre friktionsbull vinkel

38

Kap 171 Jordarternas egenskaper 171 6

huvudspaumlnningsriktningarna av lasthastigheten samt av det tidigare spaumlnshyningstillstaringndet Vid beraumlkning av c0 och ef0 maringste man aumlven ta haumlnsyn till eventuella volymaumlndringar i provet (kontraktans eller dilatans) Friktionsshyvinkeln ef0 aumlr inte en materialkonstant utan minskar naringgot med oumlkad norshymalspaumlnning Aumlven andra brottkriterier aumln den ovan naumlmnda CoulombshyMohrs brotteori har foumlreslagits som tar haumlnsyn till den mellersta huvudshyspaumlnningens storlek Avvikelsen mellan de olika brottkriterierna aumlr i allshymaumlnhet liten ( lt 15 ) och foumlrsumbar vid praktiska tillaumlmpningar

Kontaktytorna mellan de enskilda mineralpartiklarna aumlr mycket smaring Kontakttrycket i kontaktpunkterna aumlr mycket houmlgt och aumlr av samma storshyleksordning som partikelmaterialets flytgraumlns (Kontakttrycket aumlr av storshyleksordningen 100 kNcm2) Kontaktytornas storlek oumlkar med oumlkad last

63 cf- c- och ccf-analys

Foumlr friktionsjordarler (kgt 10-3 cms) aumlr c0 liten och foumlrsumbar Den sanna friktionsvinkeln ef0 motsvarar daumlrvid den friktionsvinkel ltpd som erharinglls ur draumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk eller draumlnerade treaxliga foumlrsoumlk efter volymshykorrektion (rfd=a tan ltpd) Portrycket vid brott u1 kan vid stroumlmning beshyraumlknas med hjaumllp av ett stroumlmlinjenaumlt eller vid stationaumlrt tillstaringnd ur det vertikala avstaringndet till grundvattenytan Ett poroumlvertryck erharinglls daring lastshyhastigheten ilr houmlg saringsom t ex aumlr fallet naumlr jorden aumlr utsatt foumlr exploshysionstryck Friktionsvinkeln cfd kan anvaumlndas exempelvis vid beraumlkning av jordtryck slaumlntstabilitet och baumlrighet En saringdan beraumlkning benaumlmns cp analys

Det aumlr i allmaumlnhet besvaumlrligt att bestaumlmma c0 och cf0 foumlr lwhesionsmaterial saringsom lera gyttja eller dy (klt 10-0 cms) Beraumlkningarna foumlrenklas avsevaumlrt om ens k totalspaumlnningsanalys (korttidsanalys) anvaumlnds naumlr lastaumlndringarna sker relativt snabbt och ingen aumlndring av vattenhalten sker under lasttiden En sk effektivspaumlnningsanalys (laringngtidsanalys) anvaumlnds naumlr lastaumlndringar sker relativt laringngsamt i foumlrharingllande till jordens permeabilitet och eventuellt poroumlvertryck hinner utjaumlmnas under belastningen

Vid en totalspauml1111i11gsa11alys anvaumlnds de skenbara baringllfasthetsparametshyrarna Cu och ltfou som erharinglls ur odraumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk eller treaxshyliga foumlrsoumlk varvid aumlndringar av provets vattenhalt foumlrhindras under foumlrbull soumlkets garingng Skjuvharingllfastheten -rtu laumlngs en antagen brottyta beraumlknas daumlrvid ur ekvationen

(I)

daumlr a1 aumlr den totalspaumlnning (inklusive porvattentryck) som verkar mot brottytan Den skenbara inre friktionsvinkeln ltfou minskar med oumlkad vattenbull maumlttnadsgrad och oumlkad normalspaumlnning eller allsidigt tryck

Vid vattenmaumlttade jordarter aumlr ltfou = 0 Ekv (1) foumlrenklas daumlrvid till

(2)

Den skenbara kohesionen c11 erharinglls ur tryckfoumlrsoumlk konfoumlrsoumlk vingborrshyfoumlrsoumlk samt ur odraumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk eller treaxliga foumlrsoumlk

Vid en totalspaumlnningsanalys antas brott ske laumlngs tvaring par brottytor daumlr vinkeln mellan de tvaring paren aumlr (90deg - ef11) Foumlr vattenmaumlttade jordarter naumlr Pv=0 aumlr de tvaring parens brottytor vinkelraumlta mot varandra En totalsparingnbull ningsanalys med cf11 = 0 benaumlmns c-analys

Vid en effektivspauml1111i11gsa11alys anvaumlnds de skenbara haringllfasthetsparashymetrarna cd och ltfoa som erharinglls ur draumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk eller draumlshynerade treaxliga foumlrsoumlk

(3)

39

Avd 17 Geoteknik 1716 eller haringllfasthetsparametrarna c och rj som erharinglls ur konsoliderade odraumlnerade treaxliga foumlrsoumlk med portrycksmaumltningar enligt ekvationen

(4)

daumlr aI aumlr den totalspaumlnning som verkar mot det antagna brottplanet och u1aumlr porvattentrycket vid brott

Naumlr friktionsvinkeln rj anvaumlnds vid beraumlkningarna tar man haumlnsyn till den aumlndring av skjuvharingllfastheten som foumlrorsakas dels av en aumlndring av effektivtrycket vid konstant portal och dels av aumlndringen av kohesionen c0 vid en aumlndring av portalet Brott antas ske laumlngs tvaring par brottytor daumlr vinshykeln mellan brottytorna aumlr (90deg- rjd) eller (90 - efgt) En saringdan analys beshynaumlmns ctp-analys

Kohesionen c aumlr foumlr en normalkonsoliderad lera liten och foumlrsumbar medan den i allmaumlnhet inte kan foumlrsummas naumlr leran aumlr oumlverkonsoliderad Kohesionen c paringverkar i allmaumlnhet avsevaumlrt beraumlkningarna Vid starkt oumlverkonsoliderade leror som ofta aumlr uppspruckna saringsom aumlr fallet foumlr torrshyskarpelera bestaumlms lerans genomsnittliga skjuvharingllfasthet fraumlmst av skjuvshyharingllfastheten Uings sprickorna Vid beraumlkning av tex jordtryck och slaumlntshystabilitet boumlr daumlrfoumlr c antas vara lika med 0

Pcrmeabiliteten foumlr en mellanjordart (finmo och mjaumlla) aumlr i allmaumlnhet laringg (I0-3 gt kgt 10-0 cms) och eventuella poroumlvertryck hinner inte utjaumlmnas under byggnadstiden Vid beraumlkningar maringste man som regel ta haumlnsyn till eventuella poroumlvertryck eftersom dessa kan avsevaumlrt paringverka skjuvharingllfastheten Skjuvharingllfastheten beraumlknas i allmaumlnhet med hjaumllp av haringllfasthetsparametshyrarna c och rj enligt ekvationen

-c1 = c+(a1 -u0-ui) tan ej (5)

daumlr a1 aumlr totaltrycket mot brottplanct u0 aumlr initialportryckct och 11a aumlr det paroumlvertryck som foumlrorsakas av lasten cJ och c erharinglls ur konsolideradeshyodraumlnerade treaxliga foumlrsoumlk med portrycksmaumltningar eller ur draumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk eller draumlnerade treaxliga foumlrsoumlk cd och cJd aumlr efter volymkorrektion approximativt lika med c respektive rj

Vid beraumlkning av mellanjordarters skjuvharingllfasthet maringste paroumlvertrycket ua beraumlknas eller uppskattas Saringdana beraumlkningar aumlr i allmaumlnhet osaumlkra eftersom paroumlvertrycket aumlr beroende av jordens genomsnittliga permeabilishytet och av draumlneringsfoumlrharingllandena Naumlr laringga saumlkerhetsfaktorer anvaumlnds vid beraumlkningar boumlr parvattentrycket kontrolleras in situ I det fall de uppshymaumltta partrycken aumlr houmlgre aumln de som antagits i beraumlkningarna boumlr foumlrshystaumlrkningsaumltgaumlrder vidtas foumlr att foumlrbaumlttra stabiliteten I finmo med relashytivt houmlg permcabilitet daumlr konsolideringen sker relativt snabbt anvaumlnds ofta en s k rj-analys I finmjaumlla daumlr endast en ringa portrycksutjaumlmning sker under byggnadsperioden anvaumlnds i maringnga fall c-analys

En sammanstaumlllning av de olika beraumlkningsmetoderna visas i tabell 63

Tabell 63 Tillaumlmpning av olika beraumlkningsmetoder

Jordart Kortlidsanalys

Friktionsjordarter t-analys (grus sand och grovmo) (ltlgtd)

Mellanjordarter cJgt-analys med beraumlknat eller uppmaumltt portryck(finmo och mjaumlla) (4gtd och cd eller f och c)

Kohesionsjordarter (lera dy och gyttja)

Vattenmaumlttade c-analys (lttu=O)

Inte vattenmaumlttade clt1gt-analys med beraumlknat eller uppmaumltt portryck (lttd och Cd eller J och c Ev ltPu och cu)

Laringngtidsanalys

J-analys (lttd)

c6-anays (ltPd och cd eller ltt och c)

clt1gt-analys (bullht och cd eller ltt och c)

cltJ-analys (4d och cr1 eller och c)

40


64 Maumltning av skjuvharingllfasthet

641 Allmaumlnt

Ett stort antal apparater har utvecklats under de senaste aringren som goumlr det moumljligt att studera jordmaterials haringllfasthets- och deformationsegenskaper vid olika spaumlnnings- och draumlneringsfoumlrharingllanden

Vid treaxliga foumlrsoumlk lir det exempelvis moumljligt att variera spaumlnningsfoumlrshyharingllandena Den mellersta huvudspaumlnningen maringste emellertid vaumlljas saring att den motsvarar antingen den stoumlrsta eller den minsta huvudspaumlnningen Dessutom kan huvudspaumlnningsriktningarna inte aumlndras vid belastningen Vid direkta skjuvfoumlrsoumlk aumlr det endast moumljligt att aumlndra lasten laumlngs ett horisontellt plan genom provet Daumlrvid aumlndras huvudspaumlnningarnas riktning Vid baringde treshyaxliga och direkta skjuvfoumlrsoumlk aumlr det moumljligt att bestaumlmma kohesionsmashyterials skjuvharingllfasthet under baringde draumlnerade och odraumlnerade foumlrharingllanden Kohesionsmaterials odraumlnerade skjuvharingllfasthet kan aumlven bestaumlmmas under Jaboratoricfoumlrharingllanden med tryckfoumlrsoumlk konfoumlrsoumlk och vingborrfoumlrsoumlk r faumllt kan den odraumlnerade skjuvharingllfastheten bestaumlmmas med vingborrfoumlrsoumlk A-sond eller plattfoumlrsoumlk En grov uppskattning av skjuvharingllfastheten kan aumlven ske genom sondering I tabell 641 visas en sammansWllning av de haringllfasthetsparametrar som erharinglls ur olika foumlrsoumlksmetoder

Tabell 641 Metoder foumlr bestaumlmning av c och cp

Metod C1lt11 c f eller cc Va

LaboratorirOrsaringk Konfoumlrsoumlk xbull Vingborrfoumlrsoumlk Tryckfoumlrsoumlk

xbull xbull

Direkta skjuvfoumlrsoumlk odraumlnerade X draumlnerade X

Treaxliga foumlrsoumlk odraumlnerade X konsoliderade-odraumlnerade x draumlnerade X

Fiiltorsaringk Vingborrfoumlrsoumlk A-sond

xbull X

Iskymcter X Trycksondering Viktsondering

xtaxi

642 Direkta skjuvfoumlrsoumlk

Jordmaterialets skjuvharingllfasthet vid olika draumlneringsfoumlrharingllanden bestaumlms ofta med direkta skjuvfoumlrsoumlk Den typ som vanligtvis anvilnds i Sverige (typ SGJ) visas i fig 642a medan den typ som frilmst anvilnds i de anglo-

N

StOdringar Gummimembran KlamringPrav950mrn)

Strid ring Oumldorneterring F1forten Gumm1membron

Odametltrnng1------Stod

1 Endast vattenmilttade koheshysionsmntcrial (efgtu=O) bull Portrycksmaumltning erfordras 3 Endast en mycket grov uppshyskattning kan goumlras

N

_

(a) Kon$olidcring (b) Skjuvning

Fig 642a Principskiss av direkt ~kjuvapparat typ SGI

41


Fig 642b Direkt skjuvapparat typ Casagrande

saxiska laumlnderna (typ Casagrande) visas i fig 642b Vid skjuvapparat typ SGI anvaumlnds prover vars diameter aumlr 50 mm Naumlr

dessa upptagits med standardkolvborr kan proverna anvaumlndas direkt utan trimning Provets houmljd aumlr vanligtvis 20 mm utom vid draumlnerade foumlrsoumlk med kohesionsmaterial daring provhoumljden som regel aumlr 10 mm Under provets foumlrsta del naumlr provet belastas med en normalspaumlnning (N) aumlr det omgivet av en oumldoshymeterring Under foumlrsoumlkets andra del naumlr provet belastas med en skjuvshyspaumlnning aumlr det omgivet av ett gummimembran och av ett antal metallshyringar som foumlrhindrar draumlnering respektive utvidgning i sidled Vid draumlshynerade direkta skjuvfoumlrsoumlk draumlneras provet genom filterstenar vid provets oumlver- och undersidor

Vid skjuvapparat typ Casagrande (fig 642b) anvaumlnds i allmaumlnhet rekshytanguHira provkroppar som maringste skaumlras till foumlre provningen Provkroppen belastas dels axialt med en normalspaumlnning Oa dels tangentiellt med en skjuvspaumlnning -i- Provet deformeras laumlngs en relativt tunn brottzon Eftershysom brottzonens tjocklek varierar aumlr det inte moumljligt att kvantitativt bestaumlmshyma jordmaterialets deformationsegenskaper

Vid spaumlnningskontrollerade direkta skjuvfoumlrsoumlk (vanligast i Sverige) oumlkas skjuvspaumlnningen stegvis med hjaumllp av vikter medan vid deformationsshykontrollerade skjuvfoumlrsoumlk provet deformeras med en konstant deformationsshyhastighet Daumlrvid maumlts den paringfoumlrda skjuvspaumlnningen

Vid direkta skjuvfoumlrsoumlk med friktionsmaterial packas jorden direkt i skjuvboxen (fast lagring) eller haumllls jorden genom en tratt som haringlls paring ett konstant avstaringnd oumlver sandytan i skjuvboxen (loumls lagring) Konsolideradeshyodraumlnerade (CU- eller R-foumlrsoumlk) eller draumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk (CDshyeller S-foumlrsoumlk) kan utfoumlras med kohesionsmaterial vilkas permeabilitet aumlr laringg (k lt 10-6 cms) Endast draumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk kan utfoumlras paring friktions- och mellanjordarter

Vid odraumlnerade foumlrsoumlk anvaumlnds en saring houmlg deformationshastighet att enshydast en mycket liten aumlndring av provets vattenhalt aumlger rum vid belastshyningen Den belastningshastighet som erfordras foumlr att aumlndringen av vatshytenhalten skall bli liten aumlr fraumlmst beroende av jordprovets permeabilitet Genom att staumlnga draumlneringssystemet kan aumlndringar av provets vattenhalt i viss maringn foumlrhindras Tiden foumlr varje laststeg aumlr vanligtvis I aring 2 min Vid deformationskontrollerade direkta skjuvfoumlrsoumlk anvaumlnds ofta en deformashytionshastighet av storleksordningen 002 cmmin

Naumlr provet belastas med en normalspaumlnning oumlkar portrycket fraringn u0 till (u0 +Aringuo) En ytterligare aumlndring av portrycket (Liur) aumlger rum naumlr provet belastas med en skjuvspaumlnning Den uppmaumltta skjuvharingllfastheten -i-Ju reshydovisas vanligtvis som en funktion av det paringfoumlrda totaltrycket Gamiddot Skjuvshyharingllfasthetsparametrarna Pu och c11 erharinglls ur en serie (vanligtvis minst 3 foumlrsoumlk) odraumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk Foumlr vattenmaumlttade jordmaterial aumlr cgt

11 =0 och -i-1u=Cu saringsom visas i fig 642c (Skjuvharingllfastheten aumlr saringledes

oberoende av normalspaumlnningen Oamiddot) I fig 642c visas aumlven skjuvharingllfastheten (streckad) laumlngs brottplanet som en funktion av effektivspaumlnningen O~

Utfoumlrs det direkta skjuvfoumlrsoumlket vid en normalspaumlnning som motsvarar skaumlrningspunkten mellan de tvaring kurvorna blir u1 = 0 daumlr u1 aumlr brottporshytrycket

42


(o) Orlroumln~rndP foumlrsoumlk

L(

AumlEffoktivspoumlrrning

9 o Toal~poumlnnlng

middot (b) Konsoliderqde-

liitsili odraumlnerad~ Fig 642c Sambandet mellan

skjuvharingllfasthet och normalshyspaumlnning vid olika typer av direkta skjuvfoumlrsoumlk

J~ J Oo

bull---bullbull_A____~[

Vid ko11soliderade-odrauml11erade foumlrsoumlk konsolideras provet foumlrst vid ett normaltryck (aa) Konsolideringen foumlljs genom maumltning av provets deforshymation med indikatorklocka Efter vanligtvis 24 timmar belastas provet stegvis med en skjuvspaumlnning Tiden foumlr varje laststeg aumlr 1 aring 2 min Vid deformationskontrollerade foumlrsoumlk aumlr lasthastighetcn vanligtvis 002 cmmin Portrycket i provet aumlr laringgt efter konsolideringen Naumlr provet belastas med en skjuvspaumlnning aumlndras portryckct Foumlr ett dilatant jordmaterial om har en tendens att oumlka sin volym vid skjuvning (exempelvis starkt oumlverkonshysoliderad lera) sker en portrycksminskning medan portrycket oumlkar foumlr ett kontraktant material som har en tendens att minska sin volym vid skjuvshyning (exempelvis normalkonsoliderad lera) I (b) av fig 642c visas skjuvharingllfastheten 1cu som en funktion av paringfoumlrd totalspaumlnning 00 (helshydragen) Skjuvhaumlllfastheten oumlkar som regel lineaumlrt med 00 CPcugt 0) naumlr aagta Foumlr normalkonsoliderad lera aumlr kohesionen ecu i allmaumlnhet foumlrshysumbar medan ecu foumlr oumlverkonsoliderad lera (a0 lta) aumlr saring pass stor att den kan paringverka beraumlkningarna avsevaumlrt

I fig 642c visas skjuvharingllfastheten som funktion av effektivspaumlnningen a~ laumlngs brottplanet Det horisontella avstaringndet mellan effektiv- och totalshyspaumlnningskurvorna motsvarar det partryck Du som uppstaringr naumlr provet utsaumltts foumlr en skjuvspaumlnning

Det aumlr aumlven moumljligt att utfoumlra konsoliderade-odraumlnerade direkta skjuvshyfoumlrsoumlk med friktions- och mellanjordarter genom att laringsa skjuvapparatens oumlverdel saring att provets volym blir konstant naumlr provet belastas med en skjuvshyspaumlnning Daumlrvid kan portrycket bestaumlmmas indirekt (Minskningen av normaltrycket antas motsvara den oumlkning av partrycket som sker vid odraumlshynerade foumlrsoumlk) Emellertid fordrar ett saringdant foumlrfarande att normallasten kan maumltas med en stel maumltcell Skjuvlasten paringfoumlrs saring laringngsamt att inga poroumlvertryck uppstaringr (jfr odraumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk)

Vid draumlnerade foumlrsoumlk konsolideras provet foumlrst under en normalspaumlnshyning liksom vid konsoliderade-odraumlnerade foumlrsoumlk Kohesionsmaterial be-

43


lastas efter 24 timmar med en stegvis oumlkande skjuvspaumlnning Friktionsmashyterial kan daumlremot belastas redan efter ett par minuter medan mellanjordshyarter (finmo och mjaumlla) kan belatta foumlrst efter ca 30 min

Laststegets storlek aumlr vanligtvis 120-del av den uppskattade brottlasten Laststeget minskas ofta naumlr paringfoumlrd last oumlverstiger ca 80 il 90 av uppskatshytad brottlast Friktionsvinkeln cfoa och materialets kohesion ca bestaumlms vanshyligtvis fraringn en foumlrsoumlksserie omfattande minst tre foumlrsoumlk saringsom visas i fig 642c (c)

Ofta anvaumlnds etappbelastning foumlr att bestaumlmma Pa foumlr friktionsmaterial En saringdan etappbestaumlmning utfoumlr foumlrst som ett vanligt direkt skjuvfoumlrsoumlk tills brottskjuvharingllfastheten uppnaringtts Daumlrefter oumlkas normaltrycket Den paringshyfoumlrda skjuvspaumlnningen oumlkas sedan tills brottskjuvharingllfasthetcn aringnyo uppnaringtts Proceduren upprepas med ett successivt oumlkat normaltryck Foumlrshydelen med detta foumlrfarande aumlr att det kraumlvs endast ett prov och att den tid som erfordras foumlr att bestaumlmma materialets haringilfasthctsparametrar (c och cf) aumlr betydligt mindre aumln vid standardfoumlrfarandet

Direkta skjuvfoumlrsoumlk har vissa begraumlnsningar Tex aumlr spaumlnningsfoumlrdelshyningen i provet inte klind utom Hlngs sjaumllva brottplanet Vidare erharinglls en viss cxcentricitet av den paringfoumlrda normalkraften med oumlkad sidodeformation Dessutom sker en rotation av huvudspaumlnningsriktningarna Vid direkta skjuvfoumlrsoumlk foumlrhindras sidofoumlrskjutningar vinkelraumltt mot roumlrelseriktning sauml att brott aumlger rum vid sk plant spaumlnningstillstaringnd Eftersom brott in situ ofta aumlger rum vid plant spaumlnningstillstaringnd Merger ofta direkta skjuvfoumlrsoumlk spaumlnningsfoumlrharinglandena baumlttre in situ aumln tex treaxliga foumlrsoumlk

En del av den direkta skjuvapparatens nackdelar undviks med en sk ringskjuvapparat som i princip bestaringr av tvaring ringformade ramar Ramarna kan rotera i foumlrh1Ulande till varandra Dcformat10nen av de ringformade provkropparna aumlr proportionell mot avstaumlndet till rotationsaxeln Foumlr att erharinglla en saring jaumlmn spaumlnningsfoumlrdelning som moumljligt boumlr provets inre diashymeter vara minst 3 aring 4 ggr provets tvaumlrmaumltt Foumlrdelen med en ringskjuvbull apparat aumlr att det aumlr moumljligt att maumlta ett jordmaterials sk residualskjuvbull haringllfasthet eftersom provet kan erharinglla en stor deformation Vidare aumlr provet alltid centriskt belastat och risken foumlr progressivt brott aumlr dessutom mindre aumln vid direkta skjuvfoumlrsoumlk Emellertid erfordras stora provshykroppar vid foumlrsoumlk paring ostoumlrt material

643 Treaxliga foumlrsoumlk

Vid treaxliga foumlrsoumlk anvaumlnds cylindriska provkroppar Prover av koheshysions- och mellanjordarter boumlr vid haringllfasthetsbestaumlmningar vara saring ostoumlrda som moumljligt och tagna med standardkolvborr Vid friktionsjordarter anshyvaumlnds i regel packade prover

Provkroppen som innesluts i ett gummimembran placeras i en tryckkamshymare (treaxlig cell) saringsom visas i fig 643a Provet kan belastas dels allsidigt genom vaumltskan (vanligtvis avluftat vatten) i cellen aumlven gas anvaumlnds dels axiellt med en staumlmpel som loumlper genom den treaxliga cellens lock Maxishymalt allsidigt tryck aumlr vanligtvis I MNm~ Lasten vid treaxliga foumlrsoumlk paringshyfoumlrs stegvis eller vid konstant deformationshastighet Vid stegvis belastning kan taumlmligen stora laststeg (10 aring 20 av brottlasten) anvaumlndas naumlr lasten aumlr mindre aumln 70 aring 80 av brottlasten Laststegets storlek minskas dlirefter successivt saring att den vid brott aumlr mindre aumln 5 av brottlasten Antalet lastbull steg boumlr totalt vara 10 il 15 Nackdelen med detta foumlrfarande aumlr att brottbull lasten maringste uppskattas taumlmligen noggrant

Volymen av bortfoumlrt porvatten maumlts med byrctt Vid odraumlnerade foumlrsoumlk naumlr aumlndringar av vattenhalten foumlrhindras maumlts portrycket j provet med portrycksmaumltare Deformationshastigheten maringste vid odraumlnerade foumlrsoumlk vara tillraumlckligt laringg saring att det uppmaumltta partrycket motsvarar det verkliga portrycket i provet Vattenmaumlttnadsgraden kan kontrolleras genom att det

44

Kap 171 Jordarternas egenskaper 1716 Fig 643a Principskiss av treshyaxlig cell

---Lock

rr----Votlon

J(Jlcll-j+----Provkropp

a=i-j+----Gumci~bran

Totnng Kron

~----- Bottcnpotta

allsidiga trycket oumlkas Naumlr portrycksoumlkningcn motsvarar oumlkningen av det allsidiga trycket aumlr provet vattenmaumlttat I det fall daring provet inte aumlr vattenshymaumlttat kan vattenmaumlttnadsgradcn oumlkas genom att trycket i portrycksshysystemet oumlkas Daumlrigenom loumlses luften i parvattnet

Lasten vid treaxligt foumlrsoumlk kan uppdelas i ett allsidigt (isotropt) tryck a3 daumlr den paumlfoumlrda spaumlnningen aumlr lika i alla riktningar och i ett enaxligt spaumlnshyningstillskott (deviatorspaumlnning) som aumlr lika med (a1-a3) Med avseende paring spaumlnningstillskottet (01 - a3 ) kan treaxliga foumlrsoumlk utfoumlras antingen som tryck- eller dragfoumlrsoumlk Vid tryck foumlrsoumlk aumlr a 1 gt a3 och (a1 - a3) gt 0 medan vid dragfoumlrsoumlk a 1 lt a3 och (a1 - a3 ) ltO Dragfoumlrsoumlk anvaumlnds i allmaumlnhet endast foumlr forskningsaumlndamaumll

Tryck- och dragfoumlrsoumlk kan utfoumlras antingen odraumlnerade konsolideradeshyodraumlnerade eller draumlnerade

Odraumlnerade foumlrsoumlk (aumlven benaumlmnda UU- eller Q-foumlrsoumlk) utfoumlrs saring att ingen aumlndring av provets vattenhalt sker vid belastning Foumlrst paringfoumlrs ett allsidigt tryck Detta kan vid odraumlnerade foumlrsoumlk ske relativt hastigt Provet belastas daumlrefter till brott vid en konstant deformationshastighet som motshysvarar I a 2 av provets laumlngd per minut Vid maumltning av portryck boumlr en betydligt laumlgre deformationshastighet vaumlljas Portrycket u1 vid brott aumlr beshyroende av initialportrycket u0 i provet (foumlre belastning) och av dels den portrycksoumlkning ua som foumlrorsakas av oumlkningen av det allsidiga trycket och dels den oumlkning 6ud (eller minskning) som foumlrorsakas av spaumlnningstillshyskottct (a1 -a3) Initialportrycket u0 som aumlr negativt foumlr kohesionsmaterial aumlr fraumlmst beroende av det effektiva oumlverlagringstrycket i jorden foumlre provshytagningen Foumlr friktionsmaterial aumlr initialportryckct i allmaumlnhet litet och foumlrsumbart

Vid ko11soliderade-odrauml11erade foumlrsoumlk (aumlven benaumlmnda CU- eller R-foumlrsoumlk) konsolideras provet antingen isotropt vurvid axialtrycket a1 aumlr lika med lateraltrycket a3 eller anisotropt varvid axialtrycket aumlr antingen stoumlrre eller mindre aumln sidotrycket Volymen av utpressat porvatten maumlts

Efter det att provet helt konsoliderats (vanligtvis efter ett dygn) belastas det till brott utan ytterligare aumlndring av vattenhalten Den treaxliga cellens draumlneringssystem halls daumlrvid staumlngt Deformationshastigheten motsvarar vanligtvis I a 2 av provets houmljd per minut Under denna del av foumlrsoumlket maumlts porvattentryck provets deformation och paringfoumlrd last Maumlts parvatten~ trycket vid provets aumlndytor boumlr en relativt laringg deformationshastighet vaumlljas saring att det uppmaumltta parvattentrycket motsvarar parvattentrycket laumlngs brottytan Provets vattenhalt bestaumlms baringde foumlre och efter foumlrsoumlket

45


Belastningshastigheten har en relativt liten inverkan paring haringllfastheten hos friktionsmaterial Vid treaxliga foumlrsoumlk med torr sand har foumlrsoumlksresultat visat att skjuvharingllfastheten oumlkades med ca 10 naumlr deformationshastigheten oumlkades fraringn 1 till 1000 av provets houmljd per minut Foumlr kohesionsmaterial har daumlremot deformationshastigheten en relativt stor inverkan paring skjuvshyharingllfastheten saumlrskilt om materialets flytgraumlns eller finlekstal aumlr houmlgt Naumlr finlekstalet aumlr stoumlrre aumln ca 80 boumlr materialets odraumlnerade skjuvharingllfasthet reduceras

Vid draumlnerade foumlrsoumlk (aumlven benaumlmnda CD- eller $-foumlrsoumlk) belastas proshyvet saring laringngsamt att porvattentrycket aumlr laringgt under hela foumlrsoumlket Provet konsolideras foumlrst under ett allsidigt tryck (vanligtvis under 24 tim) Daumlrshyefter belastas provet till brott vid en saring laringg deformationshastighet att porshyvattentrycket i provet aumlr foumlrsumbart Foumlr att erharinglla aringtminstone 95 utshyjaumlmning av porvattentrycket erfordras att den tid som provet trycks till brott aumlr stoumlrre aumln tiden 667 Jfmiddotcv daumlr aumlr provets halva houmljd vid draumlnering fraringn provets baringda aumlndytor och ev aumlr jordens konsolideringskoefficient Denna tid reduceras med ca 90 om filterpapper anvaumlnds runt provet Vid draumlshynerade foumlrsoumlk kan provet med foumlrdel belastas stegvis med hjaumllp av vikter Daumlrigenom aumlr det relativt laumltt att kontrollera att porvattentrycket inte blir alltfoumlr stort genom att maumlta volymen av utpressat porvatten

Foumlrsoumlksrcsultaten fraringn treaxliga foumlrsoumlk redovisas som regel i ett diashygram daumlr det enaxliga spaumlnningstillskottet (o1 - o3) eller effektivspaumlnningsshykvoten a10 avsaumltts som en funktion av provets deformation 6fzh0 daumlr 611 aumlr provets totaldeformation och h0 aumlr provets ursprungliga houmljd

En jordarts kohesion och inre friktionsvinkel bestaumlms vanligtvis fraringn en provserie som omfattar tre eller helst fyra foumlrsoumlk Lutningsvinklarna efd tp Pcu och Pit foumlr enveloppkurvorna till brottspaumlnningscirklar definieras som jordmaterialets inre friktionsvinkel (fig 643 b) Vid uppritning av Mohrs spaumlnningscirklar anvaumlnds maximivaumlrdet (er1- cr3) 1 eller (oa) Avshystaringndet ca c Ccu och Cu fraringn enveloppkurvornas skaumlrningspunkt med den vertikala skjuvspaumlnningsaxeln och origo definieras som materialets koshyhesion

Foumlrsoumlksresultaten fraringn treaxliga foumlrsoumlk kan presenteras aumlven med vektorshykurvor [8] eller spaumlnningskurvor [17) En vektorkurva representerar samshybandet mellan effektiv- och skjuvspaumlnning (ABC) eller mellan total- och skjuvspaumlnning (ABC) laumlngs en antagen brottyta (a) i fig 643c som vanligtshyvis antas luta ( 45deg + frac12Po) med den stoumlrsta huvudspaumlnningens riktning daumlr ltp0

aumlr jordmaterialets sanna inre friktionsvinkel Det horisontella avstaringndet mellan de tvaring kurvorna ABC och ABC representerar det uppmaumltta porvattentrycket Vid isotrop konsolidering (o1 =o3) aumlr vektorkurvorshynas begynnelsepunkt belaumlgen paring horisontalaxeln Vektorkurvan foumlr totalshyspaumlnning mot brottplanet aumlr en raumlt linje med lutningen (45deg+frac12f0) I det fall totalvektorkurvan aumlr belaumlgen till houmlger om effcktivvektorkurvan aumlr porshyvattentrycket positivt

En spaumlnningskurva (fig 642c) visar uppmaumltt axialspaumlnning 01 ellero som en funktion av total eller effektiv radialspaumlnning o3 eller o Begynshynelsepunkten (A) aumlr vid isotrop konsolidering (01 =03) belaumlgen paring en raumlt linje som lutar 45deg Totalspaumlnningskurvan aumlr vid ett konsolideratbullodraumlnerat treaxligt foumlrsoumlk en vertikal raumlt linje naumlr det allsidiga trycket aumlr konstant Det horisontella avstaringndet mellan totalspaumlnningskurvan (ABC) och effekshytivspaumlnningskurvan (ABC) representerar uppmaumltt portryck Aumlr totalspaumlnshyningskurvan belaumlgen till houmlger om effektivspaumlnningskurvan aumlr porvattenshytrycket positivt Den enveloppkurva som passerar genom de punkter (C) som motsvarar brott aumlr vanligtvis en raumlt linje med lutningen (J Enveloppshykurvan skaumlr den vertikala spaumlnningsaxeln paring avstaringndet d fraringn origo Haringllshyfasthetsparametrarna c och ef kan sedan beraumlknas ur ekvationerna

sin ltp ~ tan (P -1)tan (W + I) och c - d2 Vtan P Stor skicklighet och traumlning erfordras fraumlmst vid maumltning av porvattentryck

46

----


a) Vektorkurvorirj ir~ ui aj cr a 11llera

I u1 u0~ U-0+llud tfcu b) Konolidemdc odroumlnerode

forsoumlk

LfEffektiv- _ tryck~-- f Totollryck

Oi Oo Normotspcnn1ngCf ettercr

(bl Spoumlnningslwrvor

flei~Total spci n ni ng [f

Cl t 45deg

EffektivshyJlOnning

cc_-1_4_J_-+---L------0 dtc---------cc-----CfiO er ellercr U0U~

Rodalspdnnng CfJellrU3Fig 643 b Principbild visande samband mellan skjuvharingllfasthet och allsidigt tryck vid olika typer Fig 643c Vektor- och spaumlnbullav treaxliga foumlrsoumlk ningskurvor fraringn konsoliderade

och odriinerade treaxliga foumlrsoumlk

Emellertid skiljer sig ofta spaumlnningstillstaringndet vid treaxliga foumlrsoumlk fraringn det som erharinglls in situ Vid slilntbrott sker exempelvis en rotation av huvudshyspaumlnningsriktningarna vilket daumlremot inte sker vid treaxliga foumlrsoumlk Aumlven den meilersta huvudspaumlnningens storlek kan inverka paring foumlrsoumlksresultaten Stoumlrsta foumlrdelen med treaxliga foumlrsoumlk aumlr att noggranna maumltningar kan utshyfoumlras av volymaumlndringar och av parvattentryck

Vid treaxliga foumlrsoumlk kan de fel som foumlrorsakas av laumlckage i apparaturen i vissa fall bli saring pass stora att de avsevaumlrt paringverkar foumlrsoumlksresultaten Saumlrshyskilt vid laringngtidsfoumlrsoumlk aumlr laumlckaget genom gummimembran och under taumltshyningsringar ofta ett stort problem Friktion laumlngs staumlmpelskaften kan foumlrshyorsaka att den last som oumlverfoumlrs till provet blir 1 a 2 laumlgre aumln uppmaumltt last Den oumlkning av provets area som aumlger rum med oumlkad deformation kan avsevaumlrt paringverka foumlrsoumlksresultaten saumlrskilt om brottdeformationen aumlr stor (gt 10) Provets area beraumlknas i allmaumlnhet ur ekvationen

A-A(l-ilVV)(1-lhh)

daumlr A0 V0 och h0 aumlr provets ursprungliga area volym och houmljd och 6 V och lh aumlr provets volymaumlndring respektive houmljdaumlndring Foumlr vattenmaumlttat

47


prov aumlr Ll V lika med volymen av utpressat porvatten Vid beraumlkningarna antas att provet aumlr jaumlmntjockt och att oumlkningen av provets area aumlr denshysamma i alla snitt Naumlr provet aumlr tunnformat blir oumlkningen stoumlrre mitt paring provet aumln vid provets oumlvre eller undre delar

Vid draumlnerade treaxliga foumlrsoumlk aringtgaringr en del av energin till att foumlraumlndra provets volym paring grund av att de enskilda partiklarna aumlr inkilade i varandra Den energi som aringtgaringr till volymaumlndring antas vara proportionell mot aV V och det allsidiga effcktivtrycket a Den korrigerade tillskottsspaumlnshyningen (a1 -a3)korr erharinglls daumlrvid ur sambandet

av v (a1 - Oi)1iorr = (a1 - ai) + aa ah h

daumlr fJhh aumlr provets houmljdaumlndring Kvoten (a V V) (ah z) aumlr positiv vid en voshylymminskning och negativ vid en volymoumlkning Denna korrigerade tillskottsshyspaumlnning anvaumlnds i vissa fall vid beraumlkning av cd och Pdmiddot Vanligtvis korrishygeras inte foumlrsoumlksresultaten eftersom volymaumlndringar aumlger rum in situ likshysom vid treaxliga foumlrsoumlk Vid beraumlkning av exempelvis baumlrighet och slaumlntshystabilitet anvaumlnds vanligen den okorrigerade inre friktionsvinkeln Korrekshytionen kan vara relativt stor (2deg l 3deg) foumlr fast lagrad sand och oumlverkonsolishyderad lera Korrektionen aumlr i allmaumlnhet foumlrsumbar vid normalkonsoliderad lera och vid friktionsmaterial naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr laringg I 33] och [34] har foumlreslagits en korrektion som tar haumlnsyn till den oumlverkonsolishydering som sker vid konsoliderade-odraumlnerade foumlrsoumlk med normalkonsolishyderad lera

Friktionen vid provets aumlndytor och staumlmpelns styvhet paringverkar foumlrsoumlksbull resultaten Vid odraumlnerade foumlrsoumlk paring oumlverkonsoliderade leror foumlrorsakar denna friktion en vattenstroumlmning fraringn provets baringda aumlndytor till provets mitt och en minskning av lerans skjuvharingllfasthet Friktionen paringverkar aumlven spaumlnningsfoumlrdelningen saring att den minsta huvudspaumlnningen i brottzonen kan foumlr fast lagrad sand bli betydligt mindre aumln det paringfoumlrda allsidiga trycket Det resulterande felet kan uppgaring till 5 a 7

Foumlrharingllandet mellan provets diameter och houmljd paringverkar den uppmaumltta skjuvharingllfastheten foumlr saringvaumll friktions- som kohesionsjordarter Houmljden boumlr vara tvaring garingnger provets diameter om inte speciella aringtgaumlrder vidtas foumlr att minska aumlndfriktionen

644 Tryckfoumlrsoumlk

Vid tryckfoumlrsoumlk anvaumlnds provkroppar med cylindrisk ( 0 50 mm) eller kvadshyratisk genomskaumlrningsyta Provets houmljd boumlr vara tvaring garingnger provets diameter eller sida (fig 644a) Trimmas proverna kan tvaumlrsnittsarean med foumlrdel vara kvadratisk Vanligtvis anvaumlnds otrimmade prover naumlr dessa upptagits med standardkolvborr Provkroppen belastas axiellt till brott mellan tvaring pashyrallella plattor antingen vid konstant oumlkande deformation (deformationsbull kontrollerad tryckapparat) eller vid konstant oumlkande axiallast (spaumlnningsshykontrotlerad tryckapparat) Deformationshastigheten boumlr vara ca 05 cmmin

Tryckfoumlrsoumlk utfoumlrs i allmaumlnhet endast paring kohesionsmaterial eftersom en aumlndring av provets vattenhalt inverkar paring foumlrsoumlksresultaten Foumlr att hindra aumlndringar av vattenhalten paring grund av uttorkning boumlr provkroppen under foumlrsoumlket vara nedsaumlnkta i mineralolja

Brottharingllfastheten qu definieras i allmaumlnhet som spaumlnnings-deformationsshyirnrvans maximivaumlrde I de fall spaumlnnings-deformationskurvan inte har naringgot maximivaumlrde definieras brottspaumlnningen som den axialspaumlnning som

p

t--l~zj---Stomp~t

2D -t---Provkropp

Fig 644a Principskiss av tryckshyfoumlrsoumlk

Totolsponning

motsvarar en viss axialdeformation Lllzh0 (vanligtvis 10) Normolpaumlnning cr Den odraumlnerade skjuvharingllfastheten T fv erharinglls ur Mohrs spaumlnningsdiashy

Fig 644b Bestaumlmning av odraumlshygram enligt fig 644 b Brott antas ske laumlngs en brottyta som lutar 45deg med nerad skjuvharingllfasthet Tfu ur avseende paring den stoumlrsta huvudspaumlnningens riktning (a1) Haumlrvid erharinglls tryckfoumlrsoumlk

48


r1u = Cu = frac12qu

Den skjuvhaumlllfasthet som erharinglls ur tryckfoumlrsoumlk foumlr normalkonsoliderade leror staumlmmer i allmaumlnhet vaumll oumlverens med den som erharinglls ur exempelvis konfoumlrsoumlk eller vingborrfoumlrsoumlk Foumlr oumlverkonsoliderade leror paringverkas skjuvharingllfastheten i houmlg grad av det naturliga spricksystemet i jorden Foumlr moraumlnleror aumlr ofta den skjuvharingllfasthet som erharinglls ur tryckfoumlrsoumlk ca en tredje- till en fjaumlrdedel av den som erharinglls ur vingborrfoumlrsoumlk

645 Konfoumlrsoumlk

Den odraumlnerade skjuvharingllfastheten hos kohesionsmaterial (lera dy gyttja) och finkorniga mellanjordarter (mjaumlla) bestaumlms med konfoumlrsoumlk genom att ansaumltta spetsen paring en staringlkon mot jordprovets yta som maringste vara jaumlmn Konen faringr sedan falla fritt och dess intraumlngning (konintryck) maumlts (fig 645)

Foumlljande koner foumlrekommer

Spetsvinkel (3 grader Massa gram

60 10 60 60 30 100 30 400

10 g konen anvaumlnds endast daring skjuvharingllfastheten aumlr mycket laringg saringsom ofta aumlr fallet foumlr omroumlrda leror med houmlg sensitivitet (se 65) Vid leror med laringg skjuvharingllfasthet anvaumlnds 60 g konen och vid fasta och mcdclfasta leror 100 g konen lntraumlngningen avlaumlses med 01 mm noggrannhet Konintrycket boumlr vara stoumlrre aumln 4 U 5 mm Vanligtvis utfoumlrs tre foumlrsoumlk paring varje snittyta

Konprovet aumlr en halvempirisk foumlrsoumlksmetod som har utarbetats av Stashytens jaumlrnvaumlgars geotekniska kommission 1914-1922 Skjuvharingllfastheten uttrycks med H1- H2- och H3-tal H1-talet anvaumlnds foumlr omroumlrd lera HJshytalet foumlr delvis stoumlrd lera och H3-talet foumlr ostoumlrd lera Ett jordmaterial har tex ett Hi- H2- eller H3-tal lika med 10 naumlr nedsjunkningen (konintrycket) foumlr 60 g konen aumlr 10 mm Haringllfasthetstalet erhoumllls genom att variera konens vikt till dess att konintrycket var 10 mm H-talet erhoumllls daumlrefter ur H = IOQ60 daumlr Q aumlr konens vikt i gram Haumlrvid antogs att skjuvharingllfastheten var proportionell mot konens vikt

Jaumlmfoumlrelser med tryckfoumlrsoumlk stansfoumlrsoumlk och intraumlffade skred har givit foumlljande samband mellan odraumlnerad skjuvhaumlllfasthet T fu i kNm2 och haringllshyfasthetstalet H3bull

Tfu = 10H3(32+0073H3) (Skaven-Haug)

TJu = 10H3(40 +0055H3) (Hultin)

Det av SGI foumlreslagna sambandet

Tu = 10H3(36+0064H3)

aumlr ett medelvaumlrde av ovanstaringende tvaring uttryck Allt eftersom nya kolvborrtyper har utvecklats och jordprovens kvalitet

foumlrbaumlttrats kom dessa samband att ge en alltfoumlr houmlg skjuvharingllfasthet Utshyvaumlrdering av skjuvharingllfastheten sker foumlr naumlrvarande enligt tabell 645 Dessa vaumlrden som foumlreslagits av Svenska geotekniska foumlreningens kolvborrshykommitte har anpassats till den provkvalitet som erharinglls med standardkolvshyborr (St I och St Il) Emellertid raringder viss osaumlkerhet vid utvaumlrdering vid mycket smaring kanintryck ( lt2 aring 3 mm) daring smaring variationer i foumlrsoumlkets utfoumlshyrande kan avsevaumlrt paringverka foumlrsoumlksresultaten

En ny metod foumlr utvaumlrdering av skjuvharingllfastheten ur konfoumlrsoumlk har foumlreshyslagits i [14] daumlr konens nedtraumlngning i kohesionsjord analyserats Foumlljande samband erhoumllls

~ Sptsiokol JF9h Fig 645 Principen vid konprov



Tfu = (K1 Qglf)(l+ah)

daumlr Q aumlr konens massa h aumlr konintrycket och a aumlr fria fallhoumljden Denna ekvation gaumlller saringledes aumlven foumlr det fall konen slaumlpps fraringn en viss houmljd a oumlver lerytan Faktorn K1 aumlr en konstant som aumlr beroende av spetsvinkel och provtagartyp (graden av stoumlrning) Konstanten K1 har utvaumlrderats genom jaumlmfoumlrelser med vingborrfoumlrsoumlk Foumlr prover tagna med standardkolvborr anvaumlnds vanligtvis K1 = I vid 3 = 30deg och K1 = 025 vid 3 = 60deg

Tabell 645 Tolkning av fallkonprov till skjuvharinglfasthet Tpu (kNm2)

Kon~ Sjunkning typ mm 0 2 4 5 6 7 8 9

100 gr 30deg

2 3

956 680

920 658

886 636

854 614

824 59 2

798 570

772 548

748 528

724 510

702 494

4 478 462 446 432 419 406 394 384 374 364

5 6 7 8

355 279 219 171

346 273 213 167

338 267 207 163

330 261 202 159

322 255 197 155

314 249 192 152

307 243 187 149

300 237 183 146

293 231 179 143

286 225 175 140

9 137 134 131 128 125 122 119 116 113 110

10 11 12

108 880 744

l06 862 731

104 848 718

102 835 706

100 822 694

980 809 682

960 796 670

940 783 660

920 770 650

900 757 640

13 630 620 610 600 590 580 570 560 550 540 14 530 520 510 505 500 495 490 485 480 475

15 16 17 18 19

470 420 370 320 280

465 415 365 315 273

460 4IO 360 310 276

455 405 355 305 274

450 400 350 300 272

445 395 345 296 270

440 390 340 292 268

435 385 335 288 266

430 380 330 285 264

425 375 325 282 262

60 gr 60

4 5 6

890 595 452

840 576 441

795 558 430

765 542 419

735 526 408

710 512 397

685 498 386

660 486 375

637 474 364

616 463 354

7 8 9

344 260 210

334 254 206

324 248 202

315 244 198

306 238 194

298 233 190

290 227 186

282 222 182

274 218 178

268 214 174

10 11 12 13 14

170 140 119 100 0850

167 137 117 0985 0835

164 135 115 0970 0820

l61 133 113 0955 0805

l58 131 111 0940 0790

155 l29 109 0925 0775

152 127 107 0910 0760

149 l25 l05 0895 0745

146 123 103 0880 0730

143 121 101 0865 0715

15 16 17 18

0700 0600 0500 0450

0690 0590 0495 0445

0680 0580 0490 0440

0670 0570 0485 0435

0660 0560 0480 0430

0650 0550 0475 0425

0640 0540 0470 0420

0630 0530 0465 0415

0620 0520 0460 0410

0610 0510 0455 0405

19 0400 0397 0394 0391 0388 0385 0382 0379 0376 0373

10 gr 60deg

5 6 7

l10 0780 0583

106 0755 0568

102 0730 0553

0983 0710 0538

0948 0690 0523

0915 0670 0509

0884 0650 0495

0855 0630 0482

0830 0613 0470

0805 0598 0459

8 9

0449 0360

0439 0352

0429 0345

0420 0338

04ll 0331

0402 0324

0393 0317

0384 0310

0376 0303

0368 0296

10 0290 0285 0280 0275 0270 0265 0260 0255 0250 0246 11 12 13 14

0242 0203 0173 0143

0238 0200 0170 0140

0234 0197 0167 0137

0230 0194 0164 0134

0226 0191 0161 0132

0222 0188 0158 0130

0218 0185 0155 0128

0214 0182 0152 0126

0210 0179 0149 0124

0206 0176 0146 0122

15 16 17

0120 0102 0087

0118 0101 0086

0116 0099 0084

0114 0098 0083

0112 0096 0081

0110 0095 0080

0108 0093 0078

0107 0092 0077

Ol05 0090 0076

0104 0089 0075

18 0074 0073 0072 0071 0070 0069 0068 0068 0067 0067 19 0066 0066 0065 0065 0064 0064 0063 0063 0062 0062

50

20


646 Vingborr

Vingborrfoumlrsoumlk anvaumlnds till att maumlta in situ framfoumlr allt loumlsa till medelfasta kohesionsmaterials odraumlnerade skjuvharingllfasthet (Laboratorievingborr foumlreshykommer aumlven) En vingborr bestaumlr i princip av tvauml korslagda staringlblad (vingshydon) som aumlr faumlstade vid en staringng (vingborrskaft) och ett maumltinstrument (fig 646) Staringlbladen boumlr vara saring tunna som moumljligt Vingdonet pressas i allshymaumlnhet ned i jorden eller foumlrs ned i ett foumlrborrat haumll Daumlrefter roteras vingshydonet Rotationshastigheten aumlr vanligtvis 01degs Det paringfoumlrda vridmomentet maumlts med hjaumllp av maumlthuvudet som kan vara utrustat med en skrivare Frikshytion eller adhesion mellan staringng och omgivande jord kan paringverka maumltvaumlrshydena om staringngen inte aumlr skyddad av ett foderroumlr Staringngfriktionen kan aumlven maumltas separat om vingdonet aumlr foumlrsett med en glappkoppling (vingborr typ NHcon) Genom glappkopplingen kan mun maumltastaringngfriktionen innan sjaumllva vingdonet roterar Vingborr typ SGI har en skyddskaringpa som skyddar vingshydonet under neddrivningen och hindrar att lera saumltter sig fast paring vingdonet

Brott sker laumlngs en cylinderformad brottyta vid en vridning som normalt motsvarar 2 aring 5deg Vid en ytterligare rotation av vingdonet minskar vridmotshystaringndet Skjuvhaumlllfastheten aumlr proportionell mot det vridande moment som erfordras foumlr att uppnaring brott i jorden Vridmomentet upptas av skjuvspaumlnshyningar dels laumlngs vingdonets ytterkant dels laumlngs dess oumlver- och undersidor

Om man antar att jordens brottskjuvharingllfasthet samtidigt utvecklas laumlngs oumlver- och undersidorna och laumlngs ytterkantcn och att skjuvharingllfastshyheten horisontellt och vertikalt aumlr lika stor (cuh = Cuv) erharinglls den genomshysnittliga skjuvharingllfastheten ur

-ifu = 6Mmni17rrDa

daumlr D aumlr vingdonets diameter och Mmax det maximala vridmomentet Vid haumlrledning av ovanstaringende ekvation har vidare antagits att vingdonets houmljd (H) aumlr tvaring ggr diametern (D) Emellertid visar vissa foumlrsoumlksresultat att skjuvshyharingllfastheten foumlr en normalkonsoliderad lera kan vara betydligt houmlgre laumlngs ett horisontellt plan aumln laumlngs ett vertikalt plan (anisotropt material) Det motsatta foumlrharingllandet tycks gaumllla foumlr oumlverkonsoliderade leror Dessa skillshynader i skjuvluillfasthct kan medfoumlra att den skjuvharingllfasthet som erharinglls ur vingborrfoumlrsoumlk kan avvika avsevaumlrt fraringn materialets genomsnittliga skjuvshyharingllfasthet

Vingborrfoumlrsoumlk anvaumlnds aumlven foumlr att bestaumlmma sensitiviteten St enligt [48]

St = -iJuf(-rfu)r

daumlr (r1u)r aumlr skjuvharingllfastheten efter det att vingdonct vridits ett antal varv och ingen ytterligare haringllfasthetsreduktion erharinglls Emellertid paringverkas (-i1u)r av aumlndringar av vattenhalten i det tunna skikt daumlr skjuvningen sker Dessutom inverkar friktion laumlngs vingborrskaftet paring det uppmaumltta vridshymomentet saumlrskilt naumlr sensitiviteten aumlr houmlg Daumlrvid blir det beraumlknade vaumlrshydet paring sensitiviteten ofta betydligt laumlgre aumln det som erharinglls tex ur fallkonshyfoumlrsoumlk naumlr Stgt 10

Vingborrfoumlrsoumlk har aumlven anvaumlnts till att uppskatta lagringstaumltheten hos friktions- och mellanjordarter Smaring aumlndringar i lagringstaumlthct foumlrorsakar stora aumlndringar i uppmaumltt skjuvharingllfasthet Stor osaumlkerhet raringder vid utvaumlrshydering av foumlrsoumlksresultaten

647 Andra metoder

Kohesionsmaterials odraumlnerade skjuvharingllfasthet kan grovt uppskattas med iskymeter vikt~ eller trycksondering

Iskymetern bestaringr i princip av tvaring vingar som kan faumlllas ut Vingarna trycks ned i jorden hopfaumlllda med en sondstaringng varefter de dras upp med en lina Daumlrvid faumllls vingarna ut Den kraft som erfordras foumlr att dra upp

Fig 646 Principskiss av vingdon

51


den utfaumlllda motstaringndskroppen registreras [21] Den odraumlnerade skjuvshyharingllfastheten kan approximativt uppskattas ur

7fu = (110)afak

daumlr atak (PA) aumlr utdragsmotstaringndet P aumlr erforderlig kraft och A iskyshymeterns area

I [34] har emellertid foumlreslagits en metod foumlr utvaumlrdering av foumlrsoumlksrcshysultaten som tar haumlnsyn till jordens sensitivitetskvot

En mycket gEov uppskattning av r U kan aumlven goumlras ur resultaten fraringn viktsondering Ar den odraumlnerade skjuvharingllfastheten mindre aumln ca 10 kNm2

sjunker sonden vid 025 kN last En last av 05 kN eller 075 kN erfordras foumlr att sonden skall sjunka vid en odraumlnerad skjuvharingllfasthet mellan I Ooch 25 kNm2bull En last av minst 10 kN erfordras naumlr den odraumlnerade skjuvharingllshyfastheten aumlr stoumlrre aumln 25 kNmi Emellertid paringverkar sensitiviteten i mycket stor utstraumlckning sonderingsmotstaringndet Ovannaumlmnda vaumlrden gaumlller fraumlmst foumlr laringgsensitiva leror

En grov uppskattning av den odraumlnerade skjuvharingllfastheten kan aumlven goumlras ur resultaten fraringn trycksondering med maskinsond [21] eller trycksond enligt

1111 = (1l5)a5JCt1

daumlr aspeti aumlr det uppmaumltta spetsmotstaringndet Aumlven i detta fall torde sensitishyviteten ha stor inverkan

Kohesionsmaterials odraumlnerade skjuvhaumlllfasthet in situ kan aumlven uppshyskattas ur resultaten fraumln den s k A-sonden Denna bestaumlr i princip av en jordskruv vars nedre del aumlr roumlrlig Efter det att jordskruven skruvats ned dras den upp Den kraft som erfordras foumlr att dra upp den nedre delen av jordskruven maumlts Daumlrigenom kan skjuvharingllfastheten bestaumlmmas laumlngs ett vertikalt plan i jorden [40]

65 Sensitivitet

Foumlrharingllandet mellan kohesionsmaterials odraumlnerade skjuvharinglfastheter i ostoumlrt -rlit och i omroumlrt tillstaringnd (ru)r benaumlmns sensitivitet Sensitiviteten bestaumlms i allmaumlnhet med konprov eller med vingborr Sensitiviteten foumlr svenska leror varierar normalt mellan 10 och 30 Aumlr sensitiviteten bestilmd genom konfoumlrsoumlk stoumlrre aumln 50 benaumlmns leran kvicklera T vissa fall anvaumlnds benaumlmningen kvicklcra naumlr sensitiviteten bestaumlmd med faumlltvingborr aumlr stoumlrre aumln 30 Kvickleror foumlrekommer fraumlmst i sydvaumlstra Sverige framfoumlrallt i Bohuslaumln Vaumlstergoumltland Dalsland Vaumlrmland och Halland I Goumlta aumllvs dalgaringng finns leror med Sltnsitivitetstal upp till 500 a 700

Den omroumlrda skjuvharingllfastheten (r u)r bestaumlms paring prover som roumlrtamp om foumlr hand eller maskinellt middot

Enligt ett foumlrslag av SGFs laboratoriekommitte indelas leror med avseende paring sensitivitetskvoten i laringgsensitiva mellansensitiva houmlgsensitiva och kvickleror enligt foumlljande uppstaumlllning

Benaumlmning Sensitivitet s

Laumlgsensitiv lt 10 Mellansensitiv 10-30 Houmlgsensitiv gt30

Med kvicklera avses saringdan houmlgsensitiv lera som blir flytande vid omroumlrt tillstaringnd (mer aumln 20 mm intryckning med 60 g 60deg-konen)

52


66 Typiska vaumlrden


I fig 661 visas spaumlnnings-deformationsdiagram fraringn draumlnerade direkta skjuvshyfoumlrsoumlk dels foumlr fast lagrad dels foumlr loumlst lagrad sand Vid loumls lagring Un=0) oumlkar provets deformation relativt hastigt med oumlkad skjuvspaumlnning (laringg Eshyeller G-modul) Brottskjuvharingllfastheten T I uppnarings vid en relativt stor deshyformation Naumlr lagringstaumltheten aumlr houmlg Un= 10) minskar volymen (konshytraktans) vid en last som aumlr mindre aumln ca haumllften till en tredjedel av brottlasten och den mobiliserade inre friktionsvinkeln aumlr mindre aumln 18 aring 20deg Daumlrefter oumlkar volymen (dilatans) Denna dilatans beror paring att jordpartiklarna foumlrshyskjuts inboumlrdes Brottskjuvharingllfastheten uppnarings vid en relativt liten deshyformation Vid en ytterligare oumlkning av deformationen minskar skjuvharingllshyfustheten Vid en mycket stor deformation uppnarings ett graumlnsvaumlrde (T1)r (materialets residualharingllfasthet) som i stort sett aumlr oberoende av lagringsshytaumltheten vid foumlrsoumlkets boumlrjan

10 =10 ( fast lagring) Residuaskjuv-

- h~llf~~h~middot-

_lt 0 =0(loumls lagring)

I

Defarmatian6l

+

10 =10-~~-(fast lagring)

vls=7~~--- Deformation LlL

-- - - i-o-(loumls lagring)

Naumlr lasthastigheten aumlr houmlg och ingen aumlndring hinner ske av vattenhalten saringsom aumlr fallet vid exempelvis detonationer och jordbaumlvningar erharinglls houmlga porvattenoumlvertryck naumlr den relativa lagringstaumlthcten aumlr laringg Un=0) och houmlga porvattcnundertryck naumlr lagringstaumlthetcn aumlr houmlg (n= 10) Vid det sk krishytiska portalet aumlr brottporvattentrycket lika med initialportrycket och skjuvshyharingllfastheten aumlr densamma under draumlnerade som under odraumlnerade foumlrshyharingllanden Vid det kritiska portalet aumlr den relativa lagringstaumltheten ca 03 Skjuvharingllfastheten aumlr daumlrvid oberoende av lasthastigheten

Den inre friktionsvinkeln aumlr dels beroende av partikelmaterialets frikshytionsvinkel och dels de enskilda partiklarnas inkilning i varandra Inkilshyningens inverkan minskar med minskad relativ lagringstaumlthet och med oumlkat normaltryck mot brottplanet

Vid houmlga normaltryck krossas partiklarna i kontaktpunkterna Frikshytionsvinkeln minskar med oumlkat normaltryck naumlr normaltrycket oumlverstiger ca 500 kNm2

bull Minskningen aumlr relativt sett stoumlrre vid houmlg aumln vid laringg relativ

171 6

Fis 661 Typiska foumlrsoumlksresulshytat fraringn draumlnerade direkta skjuvshyfoumlrsoumlk med sand

53


lagringstaumlthet Det normaltryck vid vilket de enskilda mineralpartiklarna krossas minskar med oumlkad partikelstorlek Minskningen av rfa med oumlkat normaltryck aumlr exempelvis av betydelse vid beraumlkning av mycket houmlga dammars stabilitet och paringlars baumlrfoumlrmaringga

Friktionsvinklarna ltpd och rfa som erharinglls ur spaumlnnings-deformationskurshyvans maximipunkt aumlr beroende av friktionsmatcrialets relativa packningsgrad och gradering samt av jordpartiklarnas storlek och form Vid varierande portal e och lagringstaumlthet kan rfaa och P beraumlknas ur sambandet [9]

tan rp = C1e (1)

daumlr C1 aumlr en konstant foumlr en viss given jordart Relationen boumlr inte anvaumlndas naumlr lnltO Endast under speciella foumlrharingllanden kan man erharinglla ett maxishymalt portal som aumlr stoumlrre aumln det som erharinglls under laboratoriefoumlrharingllanden

Den inre friktionsvinkel (rfaa)r som erharinglls naumlr friktionsmatcrialcts skjuvshydeformation aumlr mycket stor aumlr oberoende av initialportalet Denna frikshytionsvinkcl aumlr ett maringtt paring materialets rcsidualharingllfasthet och aumlr betydligt laumlgre aumln den inre friktionsvinkel Pa som erharinglls ur spaumlnningsdeformationsshykurvans maximipunkt nlir relativa lagringstaumltheten aumlr houmlg men aumlr stoumlrre aumln partikelmaterialets friktionsvinkel rfgt l

Vid beraumlkning av jordtryck sliintstabilitet och baumlrighet anvaumlnds i allshymaumlnhet friktionsvinkeln rfgtr1bull Friktionsvinkeln (Pa)r anvaumlnds vid saringdana problem daumlr jordmatcrialcts deformation aumlr stor

Friktionsvinkeln rfgta uppskattas enligt tabell 661

Tabell 661 Uppskattning av inre friktionsvinkel rfgt foumlr friktionsmaterial [31]

Friktionsvinkcl vid olika lagringstaringthet Laringg Normal Houmlg

Ensgrndcrat 27deg 32deg 37 Mellangraderat 29deg 35 41deg Vaumllgraderat 30deg 37 44

Vaumlrdena i tabell 661 gaumlller foumlr sand med relativt kantiga korn Foumlr fingrus och grovgrus oumlkas de angivna vaumlrdena med 1deg respektive 2deg Naumlr kornen aumlr naringgot rundade eller rundade minskas vaumlrdena med 3deg respektive 5deg En houmlgre friktionsvinkcl aumln 45deg boumlr inte anvaumlndas vid beraumlkningar

Upprepad paring- och avlastning oumlkar skjuvharingllfastheten naumlr den relativa packningsgradcn aumlr laringg paring grund av att jorden packas Naumlr den relativa packningsgraden aumlr houmlg kan upprepade paring- och avlastningar medfoumlra en uppluckring av materialet och daumlrmed en minskning av skjuvharingllfastheten

Friktionsvinkeln rfgta eller ef paringverkas endast i ringa utstraumlckning av belastshyningshastigheten och provets vattenhalt Vid exempelvis en tusenfaldig oumlkshyning av belastningshastigheten oumlkar skjuvharingllfastheten med ca 2 Skillshynaden i inre friktionsvinke] mellan torrt och fuktigt material aumlr vanligtvis endast J a 2deg

Ofta ger treaxliga tryckfoumlrsoumlk en houmlgre friktionsvinkel aumln treaxliga dragshyfoumlrsoumlk beroende pauml den mellersta huvudspaumlnningens inverkan Den frikshytionsvinkel som erharinglls med direkt skjuvapparat typ Casagrande aumlr ofta laumlgre aumln den som erharinglls vid treaxliga foumlrsoumlk Foumlr fast lagrat friktionsmashyterial aumlr skillnaden av storleksordningen 2deg [26 Vid plant spaumlnningstillshystaringnd aumlr ef ca 2 till 5deg houmlgre aumln naumlr mellersta huvudspaumlnningen aumlr lika med den minsta huvudspaumlnningen saringsom aumlr fallet vid treaxliga tryckfoumlrsoumlk [5] [10]

Vid treaxliga foumlrsoumlk fraringnskils i allmaumlnhet de partiklar vilkas stoumlrsta dishymension oumlverstiger 15-del av provets diameter Emellertid kan dessa parshytiklar avsevaumlrt paringverka skjuvharingllfastheten Det aumlr daumlrfoumlr av vikt att stoumlrsta moumljliga treaxliga eller direkta skjuvapparat anvaumlnds vid grushaltiga material Foumlr naumlrvarande aumlr det inte moumljligt att tillfredsstaumlllande underbull

54


soumlka stenhaltiga material Saringdana materials skjuvharingllfasthet undersoumlks baumlst in situ med direkta skjuvfoumlrsoumlk Dessa foumlrsoumlk aumlr emellertid tidsshykraumlvande och kostsamma

Partikelmaterialet som saringdant har ingen stoumlrre inverkan paring friktionsshymaterialets inre friktionsvinkel utom naumlr materialet inneharingller glimmer


Odraumlnerade foumlrsoumlk Den skjuvharingllfasthet som utvaumlrderas ur fallkon- och vingborresultaten redushyceras i allmaumlnhet daring jordproverna inneharingller organiskt material eller daring finlekstalet aumlr stoumlrre aumln 80 Tidigare har reduktionskoefficienten 08 anvaumlnts vid gyttjig eller dyig lera och silt och 06 vid gyttja och dy Vid Statens geotekniska institut (SGI) reduceras skjuvharingllfastheten med ledning av finlekstalet enligt tabell 662a I vissa fall daring provet inneharingller organiskt material (gyttjig eller dyig silt) reduceras skjuvharingllfastheten aumlven naumlr finshylekstulet aumlr mindre aumln 80 Naringgon ytterligare reduktion naumlr jordmaterialet aumlr sulfidhaltigt goumlrs inte

Vattenmiittade kohesionsmaterials odriinerade skjuvharingllfasthet Tfn oumlkar foumlr normalkonsoliderade leror med oumlkat effektivt oumlvcrlagringstryck a~ Kvoten T 11Ja~ beraumlknas i allmaumlnhet ur foumlljande ekvation

-rrufa~ = 045w F

daumlr wF aumlr finlekstalet Detta samband gaumlller friimst foumlr leror fraringn Goumlta aumllvs dalgaringng Skjuvharingllfastheten oumlverskattas emellertid ofta med denna ekvation daring sensitiviteten Ur houmlg En undersoumlkning [23] har emellertid visat att kvoten r1ula~ foumlr svenska leror aumlr i stort sett oberoende av finlekstal och plasticitetsindex Vid dessa undersoumlkningar erhoumllls

-rrufa~ Flti 030

Vid sk svartmocka och leror vilkas sensitivitet oumlversteg 120 aumlr emellertid denna kvot ofta stoumlrre aumln 03 Enligt [36] gaumlller foumlr normalkonsoliderade leror foumlljande samband mellan T fula~ och plasticitetsindexet p

Tfula~= 011 +00037p

Detta samband gaumlller foumlr leror som avsatts i saltvatten Med ledning av den odraumlnerade skjuvharingllfastheten foumlreslaringr SGFs Jaborashy

torickommittC att kohesionsmaterial klassificeras enligt tabell 662 b Den skjuvharingllfasthet som erhalls ur tryckfoumlrsoumlk konfoumlrsoumlk och vingshy

borrfoumlrsoumlk staumlmmer i allmiinhet inboumlrdes vaumll oumlverens foumlr normalkonsolishyderade leror medan foumlr oumlverkonsoliderade leror tryckharingllfastheten i allshymaumlnhet aumlr laumlgre aumln kon- eller vingborrvaumlrdena beroende paring foumlrekomst av sprickor som inverkar speciellt paring tryckharingllfasthetsvaumlrdena Stora avvikelser erharinglls i vissa fall mellan kon- och vingborrvaumlrdena naumlr jordmaterialets plasticitetsindex IP aumlr mindre aumln 20

Skjuvharingllfastheten hos leror inneharingllande sprickor utvaumlrderas ofta med odraumlnerade treaxliga foumlrsoumlk vid ett allsidigt tryck som motsvarar det totala oumlverlagringstrycket Vissa foumlrsoumlk [I] tyder paring att cu foumlr en normalkonsolishyderad lera aumlr houmlgre laumlngs ett horisontellt aumln laumlngs ett vertikalt plan Det motsatta foumlrharingllandet synes raringda vid oumlverkonsoliderade leror

Houmlga partryck (houmlgt vaumlrde paring portryckskoefficienten A) erharinglls vid odraumlshynerade skjuvfoumlrsoumlk fraumlmst daring lerans sensitivitet aumlr houmlg Negativa portryck utbildas i starkt oumlverkonsoliderade leror

Deformationen vid brott aumlr i allmaumlnhet mycket liten (2 aring 5 ) saumlrskilt naumlr lerans sensitivitet aumlr houmlg Brottdeformationen aumlr i allmaumlnhet saring pass

Tabell 662 a Reduktion av skjuvharingllfasthet vid houmlgt finshylekstal

Finlekstal (wF)

80-100 J00-120 120-150 150-180

gt180

Tabell 662 b av lera med skjuvharingllfastheten

171 6

Reduktionsshykoefricient

09 08 07 06 05

Klassificering avseende paring

Benaumlmning

Mycket loumls Loumls Halvfast Fast Mycket fast

Odraumlnerad skjuvharingllbull fasthet r11 kNm~

lt10 10-25 25-50 50-IO0 gt100

55

Avd 17 Geoteknik 1716 liten att lerans inre friktionsvinkel (fJ0) inte aumlr helt mobiliserad Enligt [3] w erhoumllls vid direkta skjuvfoumlrsoumlk en friktionsvinkel av 9deg till 13deg foumlr en houmlgshysensitiv lera medan friktionsvinkeln fraringn treaxliga foumlrsoumlk var 25deg

Sambandet mellan odraumlnerad skjuvharingllfasthet 7fu och vattenhalt IV

eller portal eoch mellan konsolideringstryck a och vattenhalt IV eller porshytal e aumlr i allmaumlnhet tvaring raumlta parallella linjer naumlr skalan foumlr r fu och a aumlr logaritmisk saringsom visas i fig 662 [27] [46] Detta samband kan exempelvis anvaumlndas till att beraumlkna den oumlkning av den odraumlnerade skjuvharingllfastheten som sker vid konsolidering Vid de laringngvariga lastfoumlrsoumlk som utfoumlrts vid Skaring-Edeby staumlmde den uppmaumltta haumlllfasthetsoumlkningen vaumll oumlverens med den som beraumlknades ur materialets (ru0~)-kvot [30]

Packade kohesionsmaterial aumlr i allmaumlnhet inte vattenmaumlttade (Slt 100 ) (logSkjuvharingllfastheten 1u oumlkar daumlrfoumlr med oumlkat normaltryck (efugt0deg) Foumlrshy

skola)haringllandet mellan skjuvharingllfasthet och normaltryck aumlr i allmaumlnhet inte lishy

Pig 662 Samband mellan vatshyneaumlrt Naumlr Sr aumlr mindre aumln ca 70 aumlr portryckskoefficicnten B=O Vid tenhalt oeh skjuvharingllfasthct och 80 a 90 varierar B mellan 02 och 04 mellan vauenhnlt och konsolishy

Initialportryckct u0 och brottportryckct u1 aumlr fraumlmst beroende av vattenshy deringstryck

halten vid instampningcn och av instampningsfoumlrfarandet Portrycken u0 och u1 minskar med minskad vattenhalt Vid knaringdning erharinglls i allmaumlnhet ett houmlgre partryck aumln naumlr materialet packas genom instampning

Konsoliderade-odraumlnerade foumlrsoumlk

Den inre friktionsvinkel Pcu som erharinglls ur konsoliderade odraumlnerade foumlrshysoumlk varierar med porvattentrycket vid brott I [34 rapporteras foumlr loumlsa norshymalkonsoliderade leror en friktionsvinkel Pcu mellan 12deg och 22deg Genomshysnittsvaumlrdet som var 17 aring 18deg varierade inte med kohesionsmuterialcts plasticitetsindex

Kohesionsmaterials elasticitetsmodul (spaumlnnings-dcformationskurvans lutning) oumlkar i allmaumlnhet med oumlkad skjuvharinglfasthet Vid saumlttningsberaumlkshyning av oumlverkonsoliderade leror anges i [3] E=250 aring 500cu Emellertid p1-verkar lastriktningen E-modulcn Enligt [44] erhoumllls vid lastfoumlrsoumlk paring oumlvershykonsoliderad lera en houmlgre E-modul daring lastriktningn var horisontell aumln naumlr provet var belastat vertikalt Motsatta foumlrharingllandet har erharingllits foumlr normalkonsoliderade leror troligtvis beroende paring skillnader i vilojord trycket

Draumlnerade foumlrsoumlk

Inte heller den friktionsvinkel efd som erharinglls ur draumlnerade direkta skjuvshyfoumlrsoumlk varierar avsevaumlrt med materialets plasticitetsindex Friktionsvinkeln ltpd varierar vanligtvis mellan 19deg och 29deg Genomsnittsvaumlrdet aumlr 22 a23deg [34]

Litteratur

[1] Ans G Vane rests for investigation oj anisotropy oj oj sand samples with circular and rccta11gufar cross secshyundrained shear stre11gtl oj cloys Geotcchnical conshy tiom Norges gcotekniskc institutt Publikation nr ference Oslo 1967 Proccedings Vol 1 s 3-8 44 Oslo 1961 7 s

[2] Beskow G Om Jordarters kapillaritet En ny metod [6] Brinch Hanscn J Srress-stra11 rclotio11shipsforsa11d foumlr hestiimning av kapilltirkra]ten (effer den kapflliira Geoteknisk institutBulletin nr 20 s 8-14 Koumlpenhamnstigioumljden) Statens vaumlginstitut Meddelande 25 1966 Stockholm 1930 64 s (71 Casagrandc A The determination oj the pre-co11solidashy

[3] Bjerrum L Ejfectiimiddotc shcar strcngtt parameters oj tio11 load and its pracrical significance Intcrnational sensitive clays International confcrencc on soi meshy confcrence on soil mechanics and foundation cngishychnnics and foundntion cnginlering Paris 1961 Proshy ncering Cambridge Mass 1936 Procccdings Vol 3 cccdings 5 Vol 1 s 23-28 s 60--64

[41 Bjcrrum L Kringstad S och Kummcnejc O The [SJ Casagrandc A och Hirschfcld R C Stress-defor111ashyshcar strengtli oj ofine sand International eonfcrencc tio11 and strength characteristics of a cay compacted on soil mcchanics and foundation enginccring Paris toa constallf dry unit weight Research confcrence shear 1961 Proccedings 5 Vol 1 s 29-37 strcngth of cohesive soils s 359-417 Bouldcr Coloshy

[5] Bjcrrum L och Kummenejc 0 Shearing resistance rado 1960

56


[9] Chen L S An imestigot011 of stress-strain and strengtli characteristics of cohesio11less soils by triaxial compression tests International conference on soi mechanics and foundation engineering Rotterdam 1948 Proceedings 2 Vol 5 s 35-43

[10] Cornforth D H Some experimellls 011 tlw influe11ce of strain co11dition on the stre11gth of sand GCotechnishyque Vol 14 No 2 s 143-167 London 1964

[11] Gibson R E Experimental determination of the true cohes011 and true angle of interna Jrictiltm in clays Jnternational conference on soil mechanics and founshydation engineering Z0rich 1953 Proceedings 3 Vol 1 s 126-130

[12 Grim R E Clay mineralogy New York 1953 384 s [13J Hansbo S Consolidotion oj clay with special reference

to the influence of vertical sanddrains A s111dy made in co1111ectio11 with full-scale i11vestigatio11s at Skaring-Edeby Swcdish gcotechnical institute Proceedings Nr 18 Stockholm 1960 160 s

14] Hansbo S A new approach to tlie determination of the shear strength of clay by the fall-cone test Swedish gcoteehnical institute Proceedings Nr 14 Stockholm 1957 47 s

[15] Hazen A Disc11ssio11 of dams 011 sand Joundations American socicty of civil cnginecrs Transactions Vo 73 s 199 New York 1911

[16] Henkel D J The correlation be1n-ee11 deformation pore water pressure and strength cwracterisrics oj sat11rated clays Diss univ London 1958

[ 17J Henkel D J The slwarstrcnglh of sat11ratcd dcma11lded clays Research confcrence shear strcngth of eohesivc soils s 533-554 Boulder Colorado 1960

[18] Hvorslcv M J Ober die Ferligkeitseige11schaf1e11 gestoumlrter bitdiger Blide11 Ing-vid skr A Nr 45 Koumlshypenhamn 1937 159 s

[19] Hvorsev M J S11bsurface exploration mu sampling of soils for cfoil (llgi11eeri11g purposcs Vaterways experiment station US corps of cnginccrs Vfoksburg Miss 1949 465 s

[20] Janbu N Seltlement calc11lations based 011 the tangent 111od11lus concept lnstitutt for geotcknikk og funda~ mcnteringsl-crc Norges tekniske hogskole Medshydelelse No 2 Trondhcim 1967 57 s

[21] Kallstenius T Development of two modem co11timw11s sounding methods Interoationnl confcrcnce on soil mcchanics and foundation eogineering Procecdings 5 Vol l s 475--480 Pnris 1961

22] Karlsson R S11ggested improiements in the liq11id limit test with reference 10 flow proprrfies of remolded clays International conference on soil mcchanics and foundation engincering Paris 1961 Proccedings 5 Vol l s 171-184

[23] Karlsson R och Viberg L Ratio cfp in relation to liq11id limit and plasticity index with special references to Swedish clays Geotechnical confercnce Oslo 1967 Proccedings Vol l s 43-47

24] Krumbein W C och Pettijohn F J Manual of sedishymemary petrography New York 1938 549 s

[25] Lambe T V The srruc111re oj inorganic soils ASCE proccedings Vol 79 No 315 New York 1953 49 s

[26] Lambe T W och Wllitman R V Soi mechm1ics London 1969 553 s

[27J Leonards G A Sre11gth characterislics of compacted clays ASCE transactions Vol 120 s 1420-1479 New York 1955

[28] Leonards G A och Girault P A study 0Jtheo11etlishyme11sio11al consolidation test International conference on soil mechanics and foundation engincering Proshyceedings 5 Vol 1 s 213-218 Paris 1961

[29J Lconnrds G A och Ramiah B K Time effects in the co11solidatio11 at clays ASTM Spec tcchnical publicashytions No 254 s 116--130 Philadelphia 1960

[30] Lindskog G Naringgra resulwt av beas111i11gsfiirsoumlk p1 lerterrii11g speciellt med avseende paring sekundaumlr konsolishydering Vaumlg- och vnttcnbyggarcn nr 8 s 94-97 Stockshyholm 1968

[31] Lundgren H och Ilrinch Hanscn J Geoteknik Koumlpenhamn 1965

[32] Magnusson N Lundqvist G och Rcgnell G ampemiddot riges geologi Stockholm 1963 567 s

[33] Odenstad S Relatio11ship between apparent angle of frict011-wilh effec1ive stresses as parameters in drained anti in co11solitfatedbull1111drai11ed Jriaxia tests 011 sallratetl clay Normally co11solidaretl clay Intershynational eonference on soil mcchanics and foundntion engineering Paris 1961 Proccedings 5 Vol I s 281-284

[341 Osterman J Notes 011 the slwaring resis1a11ce oj soft clays Acta polytechnica scandinavica Civil engincershying and building construction Series Ci2 Stockholm 1960 22 s

[35] Schmcrtman J H Uudiswrbetl co11solidario11 behavior af cay ASCE transactions Vol 120 s 1201-1233 New York 1955

[36] Skcmpton A V Disc11ssio11 of the structllre of inorshyga11ic soil meclwnics a11dfou11datio11 Division ASCE procecdings Vol 80 scparatc nr 478 s 19-22 New York 1954

[37] Skcmpton A W The colloidal actiuity of clays In~ ternational conferencc on soil mechanics nnd founshydation engineering ZUrich 1953 Proccedings 3 Vol l s 59-68

[38] Skempton A W Pore pressure COffficie11ts A and B GCotechnique Vol 4 nr 4 s 143-147 London 1954

[39] Skcmpton A V och Bjerrum L A coutlibulion to the seulemenl anolysis of fo1111datio11s 011 clay G~otechnishyque Vol 7 nr 4 s 168-178 London 1957

[40] Sokjcr G Sowuii11g meas11reme11t of shear srrengrh in sim and sampling by means oj the helical sou11di11g barer tirive11 by the boring machine Asond Jnternashytional confercncc on soil mcchanics and foundation cnginecring Pnris 1961 Proccedings 5 Vol 1 s 541-545

[41] Taylor D W Fi111dame11tals of soil meclwnics New York 1948 700 s

[42] Terzaghi K Design and performauce of Sasmua dam Institution of civil engineers Proceedings Vol 9 april s 369-389 London 1958

[43] Terzaghi K och Peck R B Soil mec1(111cs i11 e11-gi11eering praclice New York 1967 729 s

[441 Ward V H Discuss011 011 tecl111iq11es of field meaJshyurcments and sampling 4th Internationn confcrence on soil mechanics and foundation enginecring Pro~ ceedings Vol 3 s 122-124 London 1957

[45] Waterways experiment station Unified classification sys1em US corps enginecrs Teclmical memorandum 3-357 Vicksburg Miss 1953 39 s

[46 Vatcrways experiment station Soil mcchanics Jact finding survey Triaxia shear research and pressure distriJ111io11 swdies 011 soils US corps ensineers Proshygress repor Vicksburg Miss 1949

[47] Zeevaert L Co11solidatio11 of fedco City volcanic clay ASTM Spec technical publication No 232 s 18-27 Philalelphia 1957

[48] Cadling L och Odenstad S The vane barer An appashyraws for de1erm11i11g the shear s1re11g1h of clay soils directly in the ground Swedish geotechnieal institute Procecdings 2 Stockholm 1950 88 s

57

Kap 172 Spaumlnningsfoumlrdelningen i jord

Av docent Roland Pusclz

1 Totaltryck portryck effektivtryck 2 Spaumlnningar under yttre last i bruksstadiet 3 Spaumlnningar i brottstadiet

Litteratur

Hauml11vis11i11gar

Haringllfasthetslaumlrans grunder kap 151 Massivkroppar kap 168 Jordarternas egenskaper kap 171 Deformationer och saumlttningar kap 173

1 Totaltryck portryck effektivtryck

11 Statiskt tillstaringnd

I ett horisontellt snitt genom en jordmassa verkar normalspaumlnningen a och skjuvspaumlnningen -r Dessa spaumlnningar representerar summan av alla inre spaumlnningar i snittet och kallas daumlrfoumlr totalspiimdngar Snittytan skaumlr genom mineralkorn och haumllrum med vatten och eventuellt gas Vid gasfoumlrekomst kan man saumlrskilja tvaring fall Staringr gasen i direkt foumlrbindelse med yttre atmos~ faumlren blir gastrycket lika med atmosfaumlrtrycket Aumlr gasen daumlremot helt ombull given av vatten och mineralkorn och foumlljaktligen isolerad fraringn atmosfaumlrshytrycket blir gastrycket beroende av vattentrycket gasblaringsornas storlek och vattnets ytspaumlnning

Totalspaumlnningarna i jorden vid jaumlmvikt kan anses bli oumlverfoumlrda dels gebull nom parvatten och eventuell pargas och dels genom direkt kontakt mellan kornen Den del av totalspaumlnningen som baumlrs av parvattnet (och pargasen) kallas parvattentryck (porgastryck) eller portryck (u) och den del som baumlrs av kontaktytorna mellan kornen effektivtryck (a) Effektivtrycket avser daumlrvid summan av alla kontaktkrafter paring en enhetsyta i det taumlnkta snittet

Om jorden aumlr helt vattenmaumlttad (fig 11 a) blir den vertikala totalspaumlnshyningen i snittet A-A som Wnks lagt genom ko11taktpu11kterna mellan korshynen a=h1gyw+h~gym daumlr Yw aumlr vattnets densitet och Ym den vattenmaumltshytade jordens skrymdensitet

Om kontaktytorna mellan kornen i medeltal upptar a andelar av en enshyhetsyta i snittet erharinglls enligt definitionen a=o +(1-a)u

Vaumlrdet paring a utgoumlr enligt noggranna undersoumlkningar endast naringgon proshycent av totalytan Uttrycket kan daumlrfoumlr ersaumlttas med det enklare sambandet a=a+u

Om partrycket i snittet A-A aumlr Il= (h1 +h2)gyw farings alltsaring effektivtrycket a =- h2g(ym-Yw) =h2gy daumlr y aumlr effektiva skrymdensiteten

Fig Ila

172 1

59

Avd 17 Geoteknik 172 I

1 en naturlig jordprofil aumlr den fria grundvattenytan belaumlgen paring visst djup under markytan Oumlver grundvattenytan sugs vatten upp i det kontishynuerliga porsystemet genom kapillaumlrverkan (fig Il b) Denna verkan aringskaringdshyliggoumlrs enklast med ett i baringda aumlndar oumlppet kapillaumlrroumlr med radien r delvis nedsaumlnkt i vatten (fig 11 c) Om rand vinkeln mellan vattnet och kapillaumlrshyroumlret aumlr 0 och ytspaumlnningen o (kraft per laumlngdenhet) erharinglls ur jaumlmviktsvillshykoret sambandet rrr2hcgyw-2rrra cos 0= 0

Vaumlrdet paring o aumlr foumlr vatten 73middot 10-~ Nm (73 dyncm) Randvinkeln 0 bestaumlms av ytspaumlnningarna i kontaktytorna mellan kapillaumlrroumlret vattnet och luften Haumlrav inses att den kapillaumlra stighoumljden blir hc= 20 cos 0rgyw

I jord med saringdan kapillaumlr sugverkan raringder ett undertryck i porvattnet som i den kapillaumlra zonens oumlveryta naringr sitt maximum lika med hcffYwmiddot Den kapillaumlra zonen antas vara helt vattenmaumlttad oumlver den kapillaumlra stigshyhoumljden aumlr jorden omaumlttad men inneharingller dels vatten som aumlr roumlrligt under inverkan av gravitationen dels vatten som aumlr kapillaumlrt bundet vid kornshykontakter (porvinkclvatten) Vattnet oumlver kapilfaumlrstighoumljden haumlrroumlr fraringn nederboumlrd och fraringn avdunstning fraringn undre zoner

Foumlrekommer gasblaringsor i porvattnet raringder genom ytspaumlnningen en tryckshyskillnad mellan gas och vatten Antas gastrycket vara lla och vattentrycket llw farings ur jaumlmviktsvillkoren foumlr en sfaumlrisk blaringsa med radien r (fig 11 d)

varav

Ovanfoumlr den kapillaumlra zonen bestilms vattentrycket av vattnets ytspaumlnshyning medan gastrycket blir beroende av om gasen staringr i direkt foumlrbindelse med yttre atmosfaumlren eller inte

I ett taumlnkt snitt genom icke vattenmaumlttad jord antas z andelar av en enhetsyta utgoumlras av vatten a andelar av kontaktytor mellan kornen och resten dvs 1-a-x andelar av gas

Jaumlmviktsvillkoret ger

(J = a +xuw+ (1-a-x)ua

daumlr Uw = vattentrycket och Ua = gastrycket Eftersom a aumlr ett mycket litet tal foumlrenklas ekvationen till

a=a+xuw+O-x)ua eller ltJ=a+uw+O-x)(ua-llw)

Parametern X garingr fraringn O till I naumlr vaumlrdet paring maumlttningsgraden garingr frtn 0 till 100

Foumlr profilen i fig 11 e aumlr totalspaumlnningen a portrycket u och effektivshytrycket a (i vertikal riktning) illustrerade och sammanstaumlllda i tabellform I intervallet 0-1 antas jorden vara helt torr och under nivaringn 1 antas jorden vara helt vattenmaumlttad

Nivaring a a=a-u 0 0 0 0

0-1 gyz 0 ifZ1

gyh 0 gyhl

-gywh2 g(yJl +Y1J1J 1-2 g(yh1 +Ym=J -gyw(h2-=2) g(yh1+ywh2+yzJ

2 g(yh1+Ymh2) 0 g(yh1 +ymhJ

2-3 g(yh1 +rmh2+YmZi) ifYwZi g(yh1 +ymh2+yz1) 3 g(yh1 +ymh2+YmhJ fYwhi g(yh1 +ymh2+yha)

c1orkyta

~gt ~7i-cfttii8 ~-~~ =-~~~j

Icke vottenmottod Jord 2 Zon med kop11ort upp5uget vatten 3 Vottenmotlod Jord under den fria

grundvothgtr1ytan

Fig Il b

Jfr 171 42

Schemotisli por Naturlig por

Fig Il c

Jfr 171 62

~

t4 -f~- 2------J-

Fig lid

0

r

Ym

Fig tl c

60

Kap 172 Spaumlnningsfoumlrdelningen i jord 172 I

12 Effektiva spaumlnningar vid stroumlmning

Om vattnet stroumlmmar oumlverlagras det hydrostatiska trycket av ett hydroshydynamiskt tryck (stroumlmningstryck) Foumlrharingllandet gaumlller tex vid genomshystroumlmningsfoumlrsoumlk med konstant tryckhoumljd (fig 12a)

Totaltrycket och portrycket paring nivaringn A-A aumlr

respektive

Effektivtrycket paring denna nivaring aumlr daumlrfoumlr a=gli(y -ywJ112H)

Detta innebaumlr att jordens effektiva skrymdensitet minskar med beloppet iYw vid upparingtriktad stroumlmning daumlr i=lihfH aumlr den hydrauliska gradienshyten Vid nedaringtriktad stroumlmning oumlkar den effektiva densiteten med motshysvarande belopp Vid nedaringtriktad stroumlmning genom ett homogent jordshylager daumlr tryckhoumljden enl fig 12b i porvattnet i snitt A-A aumlr ih enheter laumlgre aumln den som motsvaras av den fria grundvattenytan aumlr den hydraushyliska gradienten nedaringtriktcid Effektiva vertikaltrycket aumlr daumlrfoumlr

a ~g[yd+h(y +ywf1hh)]

Om tryckhoumljden i porvattnct i snitt A- A aumlr lift enheter houmlgre aumln fria grundshyvattenytan gaumlller

a = g[yd+t(y-ywlihl))

Om tih i detta fall oumlkas intill dessa= 0 vilket motsvarar

Jw)1 =yd+yh eller i specialfallet d=O

upphoumlr all inre friktion i jorden och hydrauliskt grundbrott (kvicksandshyfenomenet) uppstaringr I praktiken kan detta fall uppkomma vid schaktning under grundvattenytan i vattengenomtraumlngligt material

13 Spaumlnningsaumlndring under odraumlnerade foumlrharingllanden

Om yttre last paringfoumlrs saring snabbt att vatten och eventuell gas inte hinner avgaring fraringn ett jordclemcnt blir portrycksfoumlraumlndringen bl a beroende paring om jorshyden aumlr normal- eller oumlverkonsoliderad Varje spaumlnningsaumlndring i jorden kan taumlnkas uppdelad i en isotrop och en anisotrop aumlndring (fig 13) och inverkan av saringdana aumlndringar paring portrycket har angivits i [10] under formen

iu = B[iaJ+ A(ia1 -iaa)1

daumlr A och Baumlr halvempiriska portryckskoefficienter vid vattenmaumlttad jord B anger inverkan av en isotrop spaumlnningsaumlndring 6aJ och A inverkan av en anisotrop foumlraumlndring ia1 -tia~ Andra parametrar har infoumlrts foumlr delvis maumlttad jord

Vaumlrdena paring A och B kan bestaumlmmas experimentellt genom maumltningar i faumllt och laboratorium Foumlljande vaumlrden aumlr karaktaumlristiska

A B

Mycket sensitiv loumls lera gt

Normalkonsoliderad lera 05 till 1

Svagt oumlverkonsoliderad lera 0 till 05

Starkt oumlverkonsoliderad lera -05tHI0 0 till I

Praktisk anvaumlndning av portrycksparamctrarna kan foumlrekomma vid slaumlntstabilitetsanalyser fraumlmst daring det aumlr fraringga om oumlverkonsoliderade jordshyJagcr rtOJ

Fig 12a

~ o+o~~~ ~ Fig 13

61


2 Spaumlnningar under yttre last i bruksstadiet

21 Allmaumlnt

l friktionsmaterial existerar under inverkan av egentyngden spaumlnningar som oumlverfoumlrs direkt via kristallkontakterna medan spaumlnningarna i kohesionsshymaterial sannolikt oumlverfoumlrs via komplexet katjoneradsorberat porvatten Daring en yttre last paringfoumlrs oumlkar normal- och skjuvspaumlnningarna i partikelshykontakterna hos friktionsmaterial om draumlnerade foumlrharingllanden nider vilket vanligen aumlr fallet i saringdana material I vattenmaumlttat kohesionsmaterial uppshytar porvattnet hela det av lasten aringstadkomna trycket aumlnda tills en i saringdana material laringngsamt foumlrloumlpande draumlnering aumlger rum Trycket oumlverfoumlrs daring sucshycessivt till systemet av partiklar och adsorberat vatten

22 Elasticitetsteoretiska samband Med utgaringngspunkt fraringn antagandet av ett lineaumlrt samband mellan spaumlnning och icke tidsberoende deformation haumlrledde Boussinesq [1] i slutet av 1800-talet de grundlaumlggande elasticitetsteoretiska uttrycken foumlr spaumlnningarna i ett belastat viktloumlst halvoaumlndligt medium Dessa uttryck anvaumlnds ofta foumlr uppskattning av spaumlnningstillstaringndet och de elastiska formfoumlraumlndringarna hos en jordmassa Elasticitetstcorin gliller inte daring skjuvspaumlnningarna antar vaumlrden i naumlrheten av skjuvharingllfasthetcn Tryckspaumlnningar raumlknas i geotekshyniken konventionellt som positiva

221 Punktlast P halvoaumlndligt medium (fig 221)

I en godtycklig punkt under lastens angreppspunkt gaumlller enligt [I]

a = 3P cos5 a2rr=t

ar= (P cos2 a2TT=)[3 sin2 a cos a-(1 - 2v)(I +cos o)]

a0 = - (1-lv)(P cost a2nz2)[cos a-1(1 +cos a)]

Tr = 3P sina cos4 a2TTz2

222 Linjelast P halvoaumlndligt medium (fig 222a)

Flarnants loumlsning 4] (se ocksaring [7]) ger vid linjelast en enkel spaumlnningsbild som motsvarar kompression i radiell led (fig 222b)

aR = 2P cos arR

Hilrav erharinglls

a = 2P cos1 a(rr=

Gz = 2P sin2 a cos2 arrz

i-xz = 2P sin a cos3 ar=

Flarnants loumlsning kan ocksaring anvaumlndas foumlr bestaumlmning av spaumlnningarna vid lutande linjelast (fig 222c) Haumlrav erharinglls

Gz = 2P cos3 a cos (a-J)1tz

ax = 2P sin2 a cos o cos (o - J)rz

[ p

r

R

z ~

bull _Or

t z Fig 221

p

Rc X

~

-bullx t Ca

z Fig 222a

p

I IRI I

I I

R __

I I

-

z Fig 222b

Z_I X

z micro -a +a

bullltx

z Fig 222c

62


223 Jaumlmnt foumlrdelad last q (eller fundament utan boumljstyvhet) halvoaumlndligt medium

Genom integration av uttrycken foumlr punkt~ och linjelaster erharinglls spaumlnnings~ ekvationerna foumlr ytlaster [7]

a Laststrimla Jiimlll foumlrdelad last (fig 223 a)

-az=(qn) (sinocoso+o) -bull

b Laststrimla triangulaumlrt lasttvaumlrsnitt (fig 223 b)

a - (2qnb)[ax+ (b- x)]

T xz ~(2qznb)(a - J

Foumlr banklast med parallelltrapetsformat lastshytvaumlrsnitt kan spaumlnningarna beraumlknas som skillnashyden mellan spaumlnningarna foumlr tvaring triangellaster

c Cirkulaumlrjaumlmnt foumlrdelad last (fig 223c) z Foumlr punkter paring symmetriaxeln gaumlller

az= q(l-cosio)

ar= a 0 = (q2)[(1 + 2v)- 2(1 +v) cos o - cos3 o]

Trz = (q2) [(1- Zv)2+ (I +v) cos o- (32) (cos3 o)]

Genom att anvaumlnda diagram utarbetade av Hansbo foumlr av ar och -Crz (fig 223d paring foumlljande sida) kan spaumlnningarna beraumlknas ocksaring foumlr andra punkter daring v=05 Kurvorna i diagrammen avser olika vaumlrden paring ra

d Andra avgraumlnsade ytlaster

Foumlr rektangulaumlra jaumlmnt foumlrdelade ytlaster kan Steinbrenners influens~ vaumlrdesmetod [11] anvaumlndas vid bestaumlmning av a2 bull Metoden aumlr baserad paring integration av uttrycken foumlr punktlaster och linjelaster Spaumlnningen a under ett houmlrn av en rektangulaumlr yta uttrycks som produkten av ytlastinten siteten q och influensvaumlrdet Ju Jnfluensvaumlrdets storlek erharinglls ur fig 223e paring foumlljande sida Om spaumlnningen skall beraumlknas foumlr en punkt inom lastytan uppdelas denna i fyra rektangulaumlra ytor foumlr vilka influensvaumlrdena lap Ian larv beraumlknas Den soumlkta spaumlnningen blir

Gz = q(Ia1+Iau+la1u+la1v)

Foumlrfarandet kan ocksaring anvaumlndas vid beraumlkning av a i punkter utanfoumlr lastytan

1722

Fig 223a

laquo

t laquo

Fis 223c

Jfr kap 173

63


Pig 223 dl Fig 223 dll

Fig 223dI-III Spaumlnningar i ett halvoaumlndligt medium paringverkat av cirkulaumlr jaumlmnt foumlrdelad ytlast (enligt Hansbo)

Fig 223dlU

Fig 223 e Influensvaumlrden foumlr rektangulaumlr lastyta med jaumlmnt foumlr delad last (modifierat efter Steinbrenner)

64


Vertikalspaumlnningen och horisontalspaumlnningen i en punkt under en oreshygelbundet avgraumlnsad yta med jaumlmnt foumlrdelad last kan beraumlknas med hjaumllp av Newmarks influensnaumlt (fig 223f och g) Rutorna aumlr saring avpassade att de ger ett tillskott 0001 q till vertikalspaumlnningen i punkter paring vertikalshyaxeln genom naumltets medelpunkt

Lastytan (tex planen oumlver en oregelbunden byggnad) uppritas paring transshyparent papper i saringdan skala att djupet under lastnivaringn till den punkt daumlr vertikalspaumlnningen soumlks aumlr lika med straumlckan z Den punkt paring lastytan foumlr vilken titHggsspaumlnningen skall beraumlknas placeras i influensnaumltets medelshypunkt och antalet av lastytan taumlckta rutor raumlknas Produkten av influcnstashylet (0001) rutantalet och lasten per ytenhet ger den soumlkta spaumlnningen Eftersom superpositionsprincipen gaumlller kan man vid varierande last inshysaumltta den aktuella lastintensiteten foumlr respektive ruta Vid anvaumlndande av diagrammet foumlr bestaumlmning av horisontalspaumlnningcn orienteras plashynen saring att riktningen foumlr den soumlkta horisontalspaumlnningen sammanfaller med influensnaumltets lodraumlta axel

224 Boumljstyva fundament halvoaumlndligt medium

Ocksaring foumlr boumljstyva fundament kan elasticitetstcoretiska uttryck foumlr spaumln-ningarna haumlrledas [13]

a Grundsua paringverkad av lasten P som verkar pli straumlckan J- = (fig 224a) Under fundamentets centrumlinje gaumlller foumlr 11 = 05

az = (2Pblrr) sin o (2- sin2 a)

ax= (2Pbht) sin3 IX

b Cirkulaumlr platta pdverkad av lasten P (fig 224b) Foumlr punkter paring plattans symmetriaxel gaumlller foumlr v =05

a z = (P2na2) sin2 IX (3- 2 sin2 IX)

ar= (P2na) sin IX

1722

Fig 223 f laumlngst tv Newmarks influensnaumlt foumlr vertikalspaumlnning Oz- Varje ruta motsvarar ett spaumlnningstillskott Aoz-0001 q paring djupet z Den soumlkta spaumlnshyningen blir alltsaring Oz=0001 Eqn dilr n - det antal rutor som i diashygrammet taumlcks av lasten q

Fig 223 g Newmarks influensshynaumlt foumlr horisontnlspfinning tri(ax och ay)- Varje ruta motsvarar ett spfinningstillskott Dai0001 q paring djupet z Den soumlkta spaumlnshyningen blir alltsaring t11i =000I iq11 daumlr n = det antal rutor som i diashygrammet taumlcks av lasten q

Fis 224a

Jfr kap 173

Fig 224b

5-722445 Bygg JB Saumlrtryck 65


225 Last paring visst djup

Vid grundlaumlggning av byggnadsverk laumlggs fundamenten som regel paring visst djup under markytan Inverkan haumlrav paring spaumlnningsfoumlrdelningen kan vara betydande Den exakta loumlsningen av de elasticitctsteoretiska spaumlnningsshyekvationerna aumlr emellertid mycket komplicerad Foumlr punktlast och linjeshylast som angriper i ett haringl respektive i en slits kan man daumlrfoumlr i praktiken noumlja sig med den i [6) foumlreslagna approximativa metoden Beraumlkningen av vertikalspaumlnningen a z sker genom att i de ovan angivna spaumlnningsuttrycken insaumltta ett stoumlrre djup Z istaumlllet foumlr det verkliga djupet z fraringn lastnivaringn till den punkt foumlr vilken spaumlnningen soumlks Faktorn erharinglls ur diagramshymet i fig 225a Vid jaumlmnt foumlrdelad strimlelast kan man anvaumlnda diashygrammet foumlr linjelast och vid kvadratisk eller cirkulaumlr yta med jaumlmnt foumlrshydelad last diagrammet foumlr punktlast Av exemplet i fig 225b framgaringr att ett oumlkat grundlaumlggningsdjup ger en spaumlnningsreduktion speciellt paring ringa djup under lastnivaringn

20 I

19 Punktlo~t

18 --

1 7

1 6 Vbull 3-I 715

v~os 14

linjela~t 13 L ~ z

12 ]fl 11 -100 Fig 225a

4 5 6 Dz

226 Inverkan av begraumlnsad maumlktighet hos det elastiska mediet

Tryckfoumlrdelningcn mot det stela underlaget vid punktlast eller linjelast kan paring grundval av publicerade undersoumlkningar aringskaringdliggoumlras foumlr v=05 enligt fig 226 (Hansbo) I [12] visas att foumlr det fall daring glidningen mot det stela underlaget aumlr foumlrhindrad saring kan man vid beraumlkning av vertikal-

_ Phf

1o~-~--~-~-~--7

rltC-+--t--+--1---1 P(punl(tlost)q 1------t~s-f--+---j -nl

lo-

Stelt under log

a

Fig 226 Inverkan av begraumlnsad maumlktighet

b25bbullgt--H~f---l-osg

z Fig 225 b

P linjeost)

e1

fmiddot-L---f-gt~f---f----j m_l Stelt To underlag

011--t---+--+-R~ccI

b 02 OA 06 08 0

66

Kap 172 Spaumlnningsfoumlrdelningen i jord 1722 spaumlnningen i graumlnsytan till det stela underlaget med god approximation anshyvaumlnda uttrycken som gaumlller vid halvoaumlndligt medium varvid man saumltter z=015 h1 daumlr h1 aumlr djupet till det stela underlaget Metoden kan anvaumlndas ocksaring vid oregelbundet avgraumlnsad lastyta varvid Newmarks influensnaumlt utnyttjas se 223 I den oumlvre haumllften av det elastiska lagret aumlr vertikalshyspaumlnningen approximativt lika med den som beraumlknas foumlr halvoaumlndligt meshydium I undre haumllften av det elastiska lagret kan vertikalspaumlnningens storlek uppskattas genom raumltlinig interpolering mellan vaumlrdet paring spaumlnningen vid det stela underlaget och spaumlnningen paring halva djupet beraumlknad med uttrycken som gaumlller foumlr halvoaumlndligt medium

227 Anisotropi hos det elastiska mediet

Undersoumlkningar har visat att spaumlnningsfoumlrdelningen i belastad jord ofta skiljer sig fraringn den som elasticitetsteorin foumlreskriver Foumlr att ta haumlnsyn till den verkliga lastspridningen kan tex Froumlhlichs teori anvaumlndas

Froumlhlichs [5] metod foumlr spaumlnningsberaumlkning som foumlrutsaumltter att jorden aumlr ett anisotropt lineaumlrelastiskt halvoaumlndligt medium utgoumlr en halvempishyrisk modifiering av Boussinesqs teori foumlr inkompressibla material (1 = 05) Foumlr punktlast med beteckningar enligt fig 221 gaumlller enligt Froumlhlich

lt1 = (11P2nz2) cos71 +2 o

ar = (11P2nz2) sin2 o cos 71 o

rr = (11P2nz 2) sin o cosn i 1 a

Om koncentrationsfaktorn II saumltts lika med 3 erharinglls samma uttryck foumlr ltJ2 som enligt Boussinesqs teori Genom integration kan motsvarande spaumlnshyningsuttryck foumlr ytlaster haumlrledas och praktisk tillaumlmpning av saringdana utshytryck har visat att koncentrationsfaktorn vid friktionsmaterial har vaumlrdet 4-6 Foumlr en laststrimla illustreras spaumlnningen a2 under centrumlinjen i fig 227 a Motsvarande spaumlnningskoncentration uppkommer vid kohesionsshymaterial som funktion av den lokala plasticeringen vid fundamentkanterna speciellt daring det aumlr fraringga om smaring fundament

I skiktade sediment aumlr deformationerna vid isotropt spaumlnningstillstaringnd olika i skiktplanens riktning och vinkelraumltt haumlremot En elasticitetsteoretisk motsvarighet till detta fall aumlr ett homogent ortotropt medium

Med hjaumllp av diagrammet i fig 227b [14] kan man uppskatta inverkan av elasticitetsanisotropin paring spaumlnningen a~ under centrum av en laststrimla foumlr olika vaumlrden paring elasticitetsmodule~ foumlr horisontell deformation (E11) och foumlr vertikal deformation (Ev)

Cirkulaumlr last )-0---

0 02 04 06 )iuirui+g0 V z

J~6I

0625

1 A I s T

AE1E2~201 E2E3 22 B E1E22

E2E3s2 C E1bullE2E3

3

zo

loststrimlo

-r--b-f -1_l~oL)ul~(~l~ltlt9-c__x

-i cr9

0____o~s----___10 o0

b(l~oo)JL_L__L____a

G)n~3 (Boussiriesq)

(Z)n4(Frohlich)

Fig 227a

zb (l~oo)3~=~-~---shy

Fig 227b

Fig 227c

67

Avd 17 Geoteknik

En annan vanlig anisotropi hos naturliga jordmassor aumlr skiktvis varishyerande fasthet tex i loumls lera med torrskorpa Elasticitetsteoretiskt motshysvarar detta fall ett tvaringlagersystem daumlr det oumlvre lagret har en houmlgre elasshyticitetsmodul (E1) aumln det undre (E) Inverkan av ett fast ytlager paring spaumlnningsfoumlrdelningen under centrum av en cirkulaumlr flexibel ytlast har undersoumlkts teoretiskt av tex Burmister [3] och Odemark [8] Med Burmisshyters metod kan ocksaring spaumlnningarna i flerlagersystem beraumlknas Fig 227c visar ett exempel med tre olika fasta lager Foumlr cirkulaumlr lastyta paring ett tvaringshylagersystem kan Odemarks metod anvaumlndas Det oumlvre lagret med tjockshyleken h och elasticitetsmodulen E1 taumlnks haumlrvid ersatt med ett lager med samma elasticitetsmodul som det undre lagret (E2) Det taumlnkta raquoekvivalentshylagretraquo har en houmljd (lie) som aumlr en funktion av materialens elasticitetsmoshyduler

he = 11hV E1E~

daumlr II boumlr saumlttas lika med 09 Spaumlnningen ltlz i en godtycklig punkt under Jastytans centrum paring djupet z under graumlnsytan mellan lagren erharinglls geshynom att i de elasticitetsteoretiska uttrycken insaumltta djupet (z +he) i staumlllet foumlr z

228 Kontakttryck mellan fundament och elastiskt underlag

Foumlr en oaumlndligt styv grundsua paring ett halvoaumlndligt medium blir kontaktshytrycket enligt Boussinesq (fig 228 a)

a ~ (2P nb) [IVI - (2xb))

daumlr Paumlr en last som verkar paring straumlckan -Ho och x aumlravstaringndetfraringncentshyrumlinjen

Foumlr en cirkulaumlr platta gaumlller motsvarande uttryck

a~(P2a) [tVJ-(a)I

daumlr a aumlr plattans radie och r aumlr avstaringndet fraringn centrumpunkten

Elasticitetsteorin ger oaumlndligt stort grundtryck under den boumljstyva platshytans kanter Eftersom oaumlndligt stora spaumlnningar inte kan upptraumlda i ett reellt material erharinglls i praktiken lokalt brott laumlngs kanterna med spaumlnshyningsutjaumlmning som foumlljd Problemet att beraumlkna grundtrycket med haumlnsyn haumlrtill har behandlats bl a i [9] daumlr spaumlnningsmoumlnstren enligt elasticitetsshyteorin (Boussinesq) och plasticitetsteorin (Prandtl-Buisman) kombinerats Antas oumlvergaringngen fraringn elastiskt till plastiskt tillstaringnd aumlga rum paring avstaringn M det x fraringn centrumaxeln i fig 228 a gaumlller sambandet

P2- Jc2Pnbl)[lVt-(2xb)]dx

+ Ix [cNc+gyDNq+(b2-x)gyNy] dx

daumlr c aumlr kohesionen D grundlaumlggningsdjupet och Nc Nq och Ny baumlrighetsM parametrarna foumlr jorden 110 och randspaumlnningen (AB) markeras som i fig 228 b och linjen DB dras ut Haumlrigenom erharinglls en punkt C paring den bousshysinesqkurva som gaumlller vid det reducerade kanttrycket Denna kurva konshystrueras sedan saring att tryckdiagrammet som foumlr ena fundamenthalvan blir ABCEF faringr en mot lasten svarande yta Fig 228c visar ett exempel paring grundtryckets foumlrdelning beraumlknad paring detta saumltt [9] Haumlrav framgaringr att kontakttrycket aumlr av Boussinesq-typ vid normal saumlkerhet mot grundbrott vid grundlaumlggning paring visst djup Med tiden sker sannolikt en utjaumlmning av kontakttrycket i saringdana fall daumlr krypningen aumlr av stor betydelse saringsom i lera

1722

Fiq 228 a Kontakttryckets foumlrshydelning under en oaumlndligt styv platta paring elnstiskt underlag (cnl Boussinesq)

b

(1)

Q) cNc-+gyDNr (V frac12g-ybNy

Fig 228 b Kontakttryckets foumlrshydelning enligt Schultze Kombishynntion av elastiskt och plnstiskt tillstaringnd

0

D 1m

F 10

Fullporobel

b

C

d

e F~3oVj-middot54F~30 QJRQrobel

Friktionsrnole- bullbull i Kohesionsmote-rio bull riol c~10KNrn1 i~30deg t~15

Fig 228 c Grundtrycksfoumlrdel~ ning under en stel platta med haumlnsyn till plasticeringen vid plattkanterna Saumlkerhetsfaktorn = F r = 16 (erter Schultze)

68

Kap 172 Spaumlnningsfoumlrdelningen i jord 1722

Foumlr ett fundament grundlagt paring oumlverytan av friktionsjord aumlr kanttrycket noll

Foumlr fundament med aumlndlig boumljstyvJet (OltEI lt=) blir kontakttrycket en funktion aumlven av plattans boumljstyvhet Den aumlldsta metoden att beraumlkna kontakttrycket i detta fall baseras paring jordens baumldd(nings)modul k Kon-takttrycket blir ~

daumlr y = saumlttningen

Baumlddmodulen k8

kan enligt VesiC beraumlknas ur sambandet

middot~---k ~ (065 Ib) (VEb IE I) [E(l - v)]

daumlr b = plattbrcddcn

E 1 = jordens elasticitetsmodul

Eb = plattans elasticitetsmodul

Ib = plattans troumlghetsmoment

v = jordens kontraktionstal

Foumlr fundament med aumlndlig boumljstyvhet paring friktionsmaterial kan man grovt uppskatta tryckfoumlrdelningen och boumljande momentet med hjaumllp av baumlddmoshydulen och teorin foumlr balkar och plattor paring elastiskt underlag Foumlr koheshysionsmaterial speciellt daring foumlrkonsolideringstrycket oumlverskrids aumlr denna teori inte anvaumlndbar I saringdana fall maringste tryckfoumlrdelningen bestaumlmmas geshynom ett passningsfoumlrfarande baserat paring en konventionell beraumlkning av saumlttningens storlek varvid haumlnsyn tas till fundamentets boumljllghet

23 Oumlverslagsberaumlkningar foumlr ytligt belaumlgna fundament

Under antagande av jaumlmnt foumlrdelat kontakttryck kan man med godtagbar noggrannhet beraumlkna vertikalspaumlnningen under centrum paring cirkulaumlra eller laringngstraumlckta fundament genom att anta att influensvolymen i marken beshygraumlnsas av ytor i lutningen 21 fraringn fundamentkanterna (fig 23a) Ur figuren erharinglls foumlr en grundsula med medellasten q = 00

qb ~ ab ~a(b+2z2)

varavai= q(l+zb)

Foumlr kvadratiska fundament gaumlller paring motsvarande saumltt

a~ q(l+zb)

och foumlr rektangulaumlra fundament med laumlngden

a - q(l +z[) (l + zb)

Den antagna spaumlnningsspridningen ger en relativt god bild endast av vertikalspaumlnningen i punkter under lastens centrum Som framgaringr av jaumlmbull foumlrelsen i fig 23 b aumlr dock spaumlnningen foumlr ett djup motsvarande halva diashymetern endast ca 60 av det elasticitetsteoretiska vaumlrdet Eftersom det stoumlrsta bidraget till konsolideringssaumlttningen ges av lerlagret naumlrmast funshydamentet aumlr man om det gaumlller kohesionsmaterial daumlrfoumlr paring osaumlkra sidan om spaumlnningarna beraumlknas enligt 2 I-metoden Daring man vid anvaumlndandet av 2 I-metoden inte tar haumlnsyn till den spaumlnningsreduktion som i verkligheshyten uppkommer vid grundlaumlggning under markytan minskar dock betydligt felet hos den beraumlknade vertikalspaumlnningen

b

Pig 23 a Approximativ tryckshyfoumlrdelning i jorden under grundshysula

C1rkukir last

aJadeg 02 04 06 08 10

21 v

( I-lt Bou5si11esg)

3

h 1

aS

Fig 23 b Jaumlmfoumlrelse mellan tryckfoumlrdelningen enligt elasticishytetsteorin och 21-metoden foumlr cirkulaumlr ytlast

69

Avd 17 Geoteknik

3 Spaumlnningar i brottstadiet

31 Allmaumlnt

Brottillstaringndet i jorden beror paring lasttyp och randvillkor Man kan urskilja tvaring graumlnsfall I det ena fallet raringder brottillstaringnd endast i en yta (glidyta) medan jorden paring oumlmse sidor om denna yta befinner sig i elastiskt eller viskoelastiskt tillstaringnd I det andra graumlnsfa1let befinner sig hela jorden eller en av glidytor begraumlnsad zon i brotti1lstaringnd

Man kan visa att genom varje punkt garingr tvaring glidytor vilka skaumlr varandra under vinkeln 90degplusmn4 Man faringr saringlunda inom brottzonen ett naumltverk av glidytor laumlngs vilka roumlrelserna i jorden aumlger rum Ibland kan baringda de beskrivna brottyperna intraumlffa samtidigt och man talar daring om ett kombinerat brott

Saring laumlnge jorden befinner sig i jaumlmvikt maringste spaumlnningstillstaringndet i glidshyytan eller brottzonen tillfredsstaumllla saringvaumll jaumlmvikts- som brottvillkoret Foumlr ett jordelement i glidytan gaumlller daring i xz-planet (fig 31)

OaxfOx +OrxiOz = o

8azf8z+Orzxf0x =gy

[(az+ax)2+ c cot 4] sin 4gt-V(a2 -axY-4+r~xz = 0 Fig 31

Paring grund av en staumlndig krypning i jorden maringste man beakta den aumlndring i brottvillkoret som intraumlffar i sensitiva jordar naumlr skjuvspaumlnningsdeforshymationskurvans maximivaumlrde passeras Saringlunda kan skjuvharingllfastheten i en punkt av en potentiell glidyta motsvara maximivaumlrdet i en annan residualshyvaumlrdet

32 Brottillstaringnd i ett halvoaumlndligt medium enligt Rankine

Vid plan horisontell oumlveryta utgoumlr varje vertikalsnitt ett symmetriplan i vilket skjuvspaumlnningar inte upptraumlder Skjuvspaumlnningarna r aumlr saringledes noll aumlven i horisontalplanet och vertikal- och horisontalspaumlnningarna aumlr huvud~ spaumlnningar

Foumlr ett element paring djupet z under oumlverytan aumlr den vertikala huvudspaumlnshyningen av=gyz Den horisontella huvudspaumlnningens (ah) vaumlrde beror paring om partiklarna i mediet foumlrskjuts mot eller bort fraringn varandra I det foumlrra faUet aumlr ah stoumlrsta huvudspaumlnning vid brott Detta betecknas som passivt brottillstaumlnd I det senare fallet aktivt brottillstaringnd aumlr daumlremot av stoumlrsta huvudspaumlnning vid brott (fig 32a) Fig 32a

Vaumlrdena paring horisontaltrycket i passivt och aktivt tillstaringnd ahp respektive a11a kan beraumlknas ur geometriska samband i Mohrs spaumlnningscirkel vid brott (fig 32b)

Om man antar att mediet uppfyller brottvillkoret r1=c+a tan cp erharinglls

bull ~ [(1 +sin p)(1- sin p)]gyz+ [2 cos p(1-sin p)]c - N0 gyz + 2c )IN

ha~ [(I - sin p)(1 + sin f)Jgyz- [2 cos f(1 +sin p)]c - gyzN- 2cVN

daumlr N0 ~ (+sin f)(1- sin f) ~ tan (45deg + f2)

Brottytornas lutning i mediet framgaringr av Mohrs spaumlnningscirkel och fig 32c

1723

70


AktM tillstaringnd

Fig 32b Fig 32c

33 Koumltters ekvationer

Ur jaumlmvikts- och brottvillkoren i 31 kan man haumlrleda foumlrenklade uttryck kallade Koumltters ekvationer Foumlr ett element i en brottzon i friktionsmaterial begraumlnsat av fyra kroumlkta brottytor enligt fig 33 gaumlller sambanden

fJpfJs+ 2p tan f(OvOs) + C) sin (v+f) = 0

OumlpOumlr- 2p tan ef(fJvfJr)- gy cos v = 0

Koumltters ekvationer beskriver spaumlnningstillstaringndet i en glidyta eller i en brottzon Med tillaumlmpning av Couombs lag erharinglls sambandet

0-rJoumls+ 2-r(OvOs) tan rgt+ gy sin rgt sin (v+ f) = 0

Motsvarande ekvatoner kan haumlrledas ocksaring foumlr material med kohesion De kan tex anvaumlndas foumlr haumlrledning av uttryck foumlr markbaumlrighet och jordshytryck [2]

Litteratur [1] Boussinesq J V Applicatio11 des pote11ticls (I fC111dc de fCq11iiibre et du 111ombulleme11t

des solides Clastiques Paris 1885 [2] Brinch-Hansen J The interna Jorces in a circe of r11pt11re Geoteknisk institut

Bulletin 2 Koumlpenhamn 1957 [3J Burmister D M The theory of strcrses and displaccments i11 ayered systems and

appicatiom ro rhe design of airporr rrmways Highway research board Proceedings Vol 23 s 126-144 Washington 1943

[4] Flamant A Equilibre dtlasticite Sur la reparlition des pressiom dans 1111 soiaringe recta11gulaire chargt transversalement Comptes rendus hebdomadaires des seances de lAcademie dcs Sciences Vol 114 s 1465-1468 Paris 1892

[5] Froumlhlich 0 K Druckverteilrmg im Baugrimde Vien 1934 [6J Jelinck R Der Ei11luss der Grii11d11ngstiefe und begrenzter Schichtmaumlchtigkeit mif

die Dmckausbreitung im Baugrund Bautechnik Vol 28 Heft 6 s 125-130 Berlin 1951

[7J Michell J H Elcmemary istrib11tion of plane stress London mathematical socishyety Proceedings Vol 32 s 35-38 London 1900

[8] Odemark N Undersoumlkningar av elasticitetsegenskaperua hos olika jordarter samt teori foumlr beriiknillg av belaumlggningar enligt elasticitetsteorin Statens vaumlginstitut Meddelande 77 Stockholm 1949

[9] Schultzc E Dle Vertci1111g der Sohpressungen unter F11ndamcnte11 Theorie m1d Wirklichkeit Technische Hochschule Aachen Institut filr Verkehrswasserbau Grnndbau und Bodcnmechanik (Baugrundkursus 1957) Mitteilungen 1958 18 s 107-139

[10] Skempton A V The pore-press11rc coejjicie11ts A a11d B GCOtechnique Vol 4 No 4 s 143-147 London 1954

[I 11 Steinbrenncr W Tafeln zur Setz1mgsberecl1111111g Strasse Vol I No 4 s 121-124 Berlin 1934

[12] Terzaghi K Theoretical soil mechanics New York 1954 [13] Timoshenko S och Goodier J N Theory oj clasticity New York 1951 [14] Wolf K Ausbreit1111g dcr Kraft in dcr Halbcbc11e 1111d im Habraum bei anisotropem

Malerial Zeitschrift fUr angewandte Mathematik und Mechanik Vol 15 s 249-254 Berlin 1935

p bull D

(Dp+~ds+2plon6~ds

p+~dr-2ptonltP~dr

Fig 33 Element begraumlnsat av kroumlkta brottytor

C

71

173 1

Kap 173 Deformationer och saumlttningar

Av professor Sven Hansbo

1 Allmaumlnt 2 Jordars deformationsegenskaper 3 Beraumlkning av saumlttningars storlek 4 Beraumlkning av saumlttningars tidsfoumlrlopp 5 Praktiska synpunkter paring saumlttningsberaumlkning

Litteratur

Haumlnvisningar Jordarternas egenskaper kap 171 Spaumlnningsfoumlrdelningen i jord kap t 72

1 Allmaumlnt

11 Reologiska betraktelser

I jord upptraumlder mycket komplicerade reologiska fenomen En av anledshyningarna haumlrtill aumlr att jorden inneharingller vatten och oftast aumlven gaser samt fasta korn som j houmlg grad varierar till storlek form haringllfasthet och keshymisk sammansaumlttning Haumlrtill kommer i finkorniga jordar sorptionskrafshyternas inverkan och den gradvisa foumlraumlndring i parvattnets jonkoncentration (urlakning eller tillfoumlrsel av fraumlmmande element) som intraumlffar paring grund av nedsipprande regnvatten eller grundvattenstroumlmmar samt i mindre finshykorniga jordar - ovan grundvattenytan - ytspaumlnningskrafter i grfinsshyytorna gas-vatten-korn och olika cementerande krafter mellan kornen Vissa generella slutsatser kan dock dras enligt foumlljande

Sambandet mellan spaumlnning och deformation beror i mycket houmlg grad paring hur jorden tidigare varit belastad (jordens spaumlnningshistoria) Det aumlr oftast inte lineaumlrt och aumlr i regel tidsberoende Deformationshastigheten har stor betydelse I taumlta jordar intr1lffar en tidsbunden deformation paring grund av laringngsam utpressning av porvatten Krypnings- och relaxationsfcnomen foumlrekommer i sjfilva kornskelettet Jorden uppvisar hysteresis Ibland inshytraumlffar deformationshaumlrdning (skjuvharingllfastheten vaumlxer under skjuvningen) ibland dess motsats sensitivitet (skjuvharinglfastheten minskar under skjuvshyningen) Omroumlrda leror stelnar aringter mer eller mindre genom tixotropi

Saringvaumll teori som foumlrsoumlksresultat visar att de spaumlnningar som upptas i porvatten och porgas endast har inflytande paring jordens tidsbundna deforshymation men inte paring den slutliga Denna bestaumlms endast av de effektiva spaumlnshyningarna mellan kornen

12 Deformationstyper

Spaumlnningsbilden har avgoumlrande betydelse foumlr deformationstypen Ett isoshytropt (hydrostatiskt) spaumlnningstillstaringnd ger upphov till volymaumlndring medan ett deviatoriskt spaumlnningstillstaringnd i huvudsak ger upphov till formshyaumlndring men aumlven till volymaumlndring genom dilatans (utvidgning) eller konshytraktans (sammandragning) Deformationernas storlek och deformationstypen haumlnger ocksaring intimt samman med hur naumlra brottstadiet man befinner sig (saumlkerheten mot markgenombrott) Man kan daumlrfoumlr inte studera saumlttningsshyproblemet utan att samtidigt studera haringllfasthets- och baumlrighetsproblemen i

73


jorden Foumlrutsaumlttningen foumlr teoretiska beraumlkningar av saumlttningar aumlr geshynomgaringende att brottsaumlkerheten aumlr betryggande

Man skiljer vanligtvis mellan momentana saumlttningar (aumlven kallade inishytialsaumlttningar eller elastiska saumlttningar) konsolideringssaumlttningar och visshykoumlsa elasto-plastiska saumlttningar (aumlven kallade saumlttnin~ur till taumlljd av sidoshypressning)

Med momentana saumlttningar avses sfidana deformationer som intraumlffar i omedelbart samband med lastoumlkningen i jorden Detta innebaumlr att de ofta men daumlrfoumlr inte som regel aumlr av elastisk natur Ju laringngsammare lasten paringshyfoumlrs desto stoumlrre andel intar krypningen (och eventuellt aumlven konsolideshyringen) av den totala momentana deformationen De momentana saumlttshyningarna uppkommer i huvudsak genom formaumlndring

Med konsolideringssaumlttningar avses saumlttningar uppkomna genom volymshyminskning Konsolideringen aringtfoumlljs daumlrfoumlr i vattenmaumlttade jordar alltid av en vattenutpressning som till storleken direkt svarar mot volymminskshyningen Man skiljer mellan primaumlr och sekundaumlr konsolidering Med primaumlr konsolidering avses den hydrodynamiskt foumlrdroumljda delen av volymminskshyningen Med sekundaumlr konsolidering avses volymminskning genom krypshyning i raquojordskeettet)gt Krypningen sker emellertid saring laringngsamt att den hydrodynamiska foumlrdroumljningen av deformationen blir av underordnad beshytydelse

De tvaring foumlrloppen aumlr i praktiken invaumlvda i varandra och daumlrfoumlr svaringrskiljshybara

Med viskoumlsa elasto-plastiska saumlttningar avses lungtidssaumlttningar uppshykomna genom formaumlndring i jorden Deras andel i totala saumlttningen oumlkar efterhand som skjuvspaumlnningarna i jorden naumlrmar sig skjuvhaumlllfastheten

13 Vanliga deformationsorsaker

Saumlttningarna uppkommer vanligen genom naringgon av foumlljande faktorer

a Yttre last Saumlttningar till foumlljd av yttre last behandlas utfoumlrligt i foumlljande avsnitt

b Dynamisk inverkan Saumlttningar genom dynamisk inverkan intraumlffar ofta vid paringlslagning vibrering tung trafik svaumlngningar i maskinfundament m m Risken foumlr saumlttningar blir saumlrskilt paringtaglig i loumlst lagrad friktionsjord Saumlttningarna intraumlffar haumlrvid till foumlljd av omlagring av kornen till en stoumlrr taumlthet Undersoumlkningar har visat att det speciellt aumlr stoumltvaringgornas acceleration som gynnar omlagringen men aumlven vaumlghastigheten syns inverka Enligt [4] kan en omlagring ske redan naumlr svaumlngningsvaumlgorna uppnaringtt en acceleration av 02 g-05 g eller en hasshytighet av 3-10 mms 01 g brukar betraktas som en saumlker undre graumlns J [31 redovisas emellertid ett fall daumlr fundamentet till en kran arbetande vid en frekvens av 7 Hz och en medelaccelcration av 0004 g under 30 aringr fick stora saumlttningar i medelfast lagrad sand och grus Problemet om vibrashytionernas inverkan paring saumlttningarna aumlr alltsaring taumlmligen daringligt utrett

Den typ av vibrationer som intraumlffar under paringlning och spontning syns ge en mera vidstraumlckt effekt aumln tex den typ som uppstaringr av houmlgfrekventa vibratorer foumlr packning av jord I det senare fallet aumlr inverkan begraumlnsad till endast en eller annan meter fraringn vibrationskaumlllan Det aumlr vidare sanshynolikt att den raquodjupeffektgtgt som erharinglls vid paringlnings- och spontningsarshybeten ger stoumlrre saumlttningar aumln den relativt ytliga effekten av ytvibratorer och trafik

Upprepade paring- och avlastningar ger upphov till saumlttningar som avtar med varje ny belastningscykel Saumlttningarna aumlr i regel direkt proportionella mot logaritmen foumlr antalet paring- och avlastningar

74


c U11da11press11i11g vid paring11i11g och spo11111ing Undanpressning vid paring- och spontslagning aringstadkommer foumlrskjutningar i jorden och daumlrmed saumlttningar De stoumlrsta foumlrskjutningarna intraumlffar vissershyligen inom det grundschakt daumlr paringlningen och spontningen sker (haumlvning av schaktbotten) men foumlrskjutningarna kan vara betydande aumlven i omgivshyningen och daumlr aringstadkomma skadliga saumlttningar Foumlrskjutningarna ger i friktionsjord upphov till omlagring av jorden i lera till en stoumlrning av lerans struktur som kan ge konsolideringssaumlttningar

d Aringi1dring i gr1111dvatte11staring11d och gru11dvatte11stroumlm11i11g En saumlnkning Aringhw av grundvattenytan ger oumlkat effektivlryck i jorden motshysvarande en tillskottslast av Aringhwg(y-y) under den nya grundvattenytan Det oumlkade effcktivtrycket medfoumlr saumlttningar

En houmljning av grundvattenytan kan under vissa omstaumlndigheter ocksaring ge saumlttningar Detta beror paring att jordens skjuvhaumlllfasthet minskar genom minskande effektivtryck Daumlrmed kan saumlrskilt om brottsaumlkerheten i jorden under den givna yttre lasten aumlr laumlg skjuvdeformationer intraumlffa aringtfoumlljda av vertikalsaumlttningar

Svaumlngningar i grundvattenytan ger liksom upprepade paring- och avlastshyningar upphov till saumlttningar med avtagande tendens

Grundvattenstroumlmmar ger stroumlmtryck paring kornen som - beroende paring stroumlmriktningen - kan medfoumlra minskning eller oumlkning av cffektivtrycken I det foumlrra fallet kan stora risker foumlreligga om effektivtrycket i jorden a-rO (hydrauliskt grundbrott) Stroumlmmarna kan aumlven tvaumltta ur finare korn och daumlrmed aringstadkomma oumlkad porositet (loumlsare lagring)

Erosion ger paringtagliga risker foumlr undcrminering och saumlttningar i brofunshydament cd belaumlgna i oumlppet stroumlmmande vatten

e Schak111i11gsarbeten

Vid bortschaktning av jord aringstadkoms spaumlnningsfoumlraumlndringar i jorden vilka sjaumllvfallet aringtfoumlljs av deformationer Den ur saumlttningssynpunkt farlishygaste foumlraumlndringen sker genom att horisontaltrycket i jorden intill och i schaktvaumlggarna minskar eller nedgaringr till noll Haumlrigenom uppkommer devia~ torspaumlnningar i jorden vilka verkar starkt saumlttningsbefraumlmjande Risken foumlr stora deformationer oumlkar allteftersom man naumlrmar sig brottillstaringnd i jorden

2 Jordars deformatioosegenskaper

21 Karaktaumlristiska moduler

211 Tryckmodulen K

Med tryckmodulen K avses haumlr den volymlindringsmodul som uppmaumlts under isotropt spaumlnningstillstaringnd Den definieras vanligen genom samshybandet K = dpdtv (tangentmodul) eller K = Aringptv (sekantmodul)

daumlr p = effektivt isotropt tryck Sv = relativ volymaumlndring

Tryckmodulen K kan uttryckas empiriskt genom sambandet K = k 111 p (pfpgt1-a daumlr k 111 = tryckmodultalet

ltX = spaumlnningsexponent p = jaumlmfoumlrelsetryck (isotropt)

1732

Se kap 172

75


Enligt Brinch Hansen kan tryckmodultalet foumlr en friktionsjord uttryckas som funktion av portalet e genom sambandet km=amiddoteq daumlr a och q aumlr konstanter

Vaumlrdena paring lem och a bestaumlms genom triaxialfoumlrsoumlk med isotropt spaumlnshyningstillstaringnd under draumlnerade foumlrharingllanden

Relativa volymminskningen

e ~ JP dp v Po K

kan enligt tangentmodulteorin beraumlknas till

ev= (1k111a) [(ppj)rJ-(p~PjYt]

om a90 och

ev= (lk 11) In (pp~)

oma=O

Enligt sekantmodulteorin erharinglls

ev =bpK

och vidare aumlrex=e11 =cz=Mv

Tryckmodulen brukar saumlllan bestaumlmmas i Sverige men daumlremot ofta utomshylands

212 Elasticitetsmodulen E och kontraktionstalet v

Vid statisk belastning av en idealelastisk kropp upplagras allt deformationsshyarbctc utraumlttat av de yttre krafterna som potentialcnergi och aringtervinns helt vid avlastning Under saringvaumll paring- som avlastning gaumlller daumlrvid villkoret att jaumlmviktsvillkoret kontinuerligt skall uppraumlttharingllas

Elasticitetscgenskaperna definieras exempelvis av skjuvmodulen (=formshyfoumlraumlndringsmodulen) G och tryckmodulen ( =volymfoumlraumlndringsmodulen) K Ur dessa moduler haumlrleds elasticitetsmodulen E och kontraktionstalet v varvid

E ~ 3G(I +G3KJ och

v ~ (1- 2G3KJ(2 +2G3K)

Foumlr ett inkompressibelt material (K-gt-co) tex vattenmaumlttad lera under odraumlnerade foumlrharingllanden (momentana deformationer) erharinglls

E=3G och 11=05

Relativa kompressionen blir

ex= (1 E)[u -v(u +u)]

e =(IE)[u -v(u +u)]11

e ~ (1 E)[a -v(a~ + a~)]

Talet om elasticitetsmodul och kontraktionstal foumlr en jordart aumlr rent fiktivt Att man likvaumll soumlker ange och finna dessa elasticitetskonstanter beror paring att elasticitetsteorin aumlr matematiskt vaumlldefinierad och att beraumlkshyningsexempel baserade paring elasticitetsteorin aumlr loumlsta foumlr ett stort antal lastshyfall

Elasticitetsteorin kan anvaumlndas med foumlrdel foumlr beraumlkning av momentana saumlttningar i normalkonsoliderad lera och saringvaumll momentana som laringngtidsshysaumlttningar i oumlverkonsoliderade jordar exempelvis moraumln

Jfr 15133

76


Foumlr beraumlkning av momentana saumlttningar i normalkonsoliderad lera kan man anta E 150 -tubull daumlr Tfu = lerans odraumlnerade skjuvharingllfasthet I oumlverM konsoliderad lera torde man foumlr momentana saumlttningar behoumlva raumlkna med E 250 a 500 11u i moraumln och moraumlnlera med E 150 a 500 MNm2bull Foumlr beraumlkningar inkluderande saringvaumll momentana som laringngtidssaumlttningar i oumlverM konsoliderade jordar syns man med nuvarande brottsaumlkerhetskrav behoumlva reducera E till 50 a 70 av ovan angivna vaumlrden

I vattenmaumlttade finkorniga jordar saumltts v= 12 vid beraumlkning av moM mentana saumlttningar I oumlvrigt brukar man anta v= 13 Foumlr en friktionsjord med friktionsvinkeln lt kan man anta

v ~(I-sin 1)(2- sin 1)

213 Kompressionsmodulen M

Kompressionsmodulen M foumlr en jord definieras vanligen genom sambandet

M = dade (tangentmodul)

eller alternativt

M = 6a1e (sekantmodul)

I senare fallet aumlr M= lfmv daumlr mv aumlr den av Terzaghi introducerade voM lymkompressibiliteten

Kompressionsmodulen bestaumlms ur oumldometerfoumlrsoumlk paring representativa jordprover Den aumlr alltsaring endast rlevant foumlr det spaumlnningstillstaringnd som raringder i oumldometerfoumlrsoumlket dvs foumlra= a~ = K0a daumlr K0 =koefficienten foumlr vilojord tryck

Modulen M faringr inte foumlrvaumlxlas med tryckmodulen K eller elasticitetsmoM dulen E Antas jorden ha kontraktionstalet v dvs om K0 =v(1-v) farings sambandet

M ~E(I -1)(1 +v)(l -2v) ~ 3K(l -v)(I +)

eller uttryckt i p

M = E(2-sin cfo)sin lt(3- 2 sin cfo) = 3K(3- 2 sinlt)

Tangentmodulen M kan uttryckas genom sambandet [6]

M = ma(aa)1-P

daumlr m = kompressionsmodultalet fJ = spaumlnningsexponent a = effektivt vertikaltryck a = jaumlmfoumlrelsetryck

Vaumlrdena paring m och fJ bestaumlms genom oumldometerfoumlrsoumlk Enligt BrinchMHansen kan kompressionsmodultalet m foumlr en friktionsM

jord uttryckas som funktion av portaet e genom sambandet m=bmiddoter daumlr b och r aumlr konstanter Nyare undersoumlkningar [l] visar att man foumlr en norM malkonsoliderad friktionsjord kan skriva m~ 250middot eQ3 7Cu daumlr e0 =begynM nelseportalet och Cu = graderingskoefficienten

Naringgra typiska a- eMkurvor och motsvarande modul vaumlrden foumlr grus och lera visas i fig 213a och fig 213b paring naumlsta sida

Man finner att kompressionsmodulen foumlr moraumln och oumlverkonsoliderad jord aumlr i det naumlrmaste konstant dvs att fJ I Foumlr normalkonsoliderad sand finner man att fJ varierar mellan 02 och 06 foumlr normalkonsoliderat grus mellan 04 och 10 [1] Foumlr normalkonsoliderad lera varierar J mellan O och - 0 5 Foumlr kvickleror finner man de numeriskt stoumlrsta negativa JMvaumlrdena

Jfr 17152

Se 171 322

77


Effektivt nonnoltryck IT (Nm2 kNm2

0o SOO 100 1500 2000 tOObullHf-------c----7

sect bull 5 fsssfs--t--t--1 J101---+--+1---1

Fig 213a Kompression c och kompressionsmodul M som

15 -------------------~ funktion av effektivt normalshy0----~soo-----ooo------Jsoo~~ooocl1Ani0 trycka foumlr aringsgrus fraringn Gaumlvle

EffektM normollryck u

Effektivt normaltryck crk11m2 kNm10 1c10 20 30 lO 50

0 oo----r----r-~ gt

Fig 213b Kompression r och 0 ____) kompressionsmodul M som

o~-~--~-~--~-~ funktion av effektivt normaltryck 0 ~ 20 lO sokNm2 a foumlr kvicklera fraringn Goumlteborg

Effokhvt normolrydi ri

Relativa kompressionen i vcrtikalbd

Ja

c~ = (daM)bull o


e ~ (lmmicro)[(af1)P-(a1a)PJ om~ajaO

ez = (1m) In (aa~) om3=0

Foumlr en lera med J = 0 finner man med 1ildre betcckningssaumltt

m = in IO[(lg 2)tmiddot2] = 069e2

Konstruktionen av m foumlr fJ=O och JF-0 visas i fig 213c d och e

a o-logskalo rr 27rj rTlogskoo

I 1 j- I I I uIl I I lt

1 --

iI I I i I Ilt I I

I I I 1 1 I I 11 111

11117- I I I LJJV-Kurva riod direkt I I Ilt~~~paring forsoksvordeno f------- I I il I I

1 I I I I il I 1 i I ~ I I Iw-EltifflTil~ltde-p +1 i I middot~ li~11m

I

i I _ 1 1 l+[it 1 11 F=I l - J1 I I I I I

mp _ -1- I I -jmiddot I t -1 I I 11 II I rc 1070 ~ microI I I I I I

IL I

log~ I I I i I i I I

skola linskolo Fig 2l3c Bestaumlmning av parametrarna 111 och fJ i fallet JgtO Fig 2l3d Tolkning av modultalet m fallet (friktionsjord) I allmaumlnhet maringste naringgot konstant vaumlrde C adderas J=O (normalsensitiv lera) till de avlaumlsta vaumlrdena foumlr att kompressionskurvan skall bilda en raumlt linje i loglogdiagrammet Foumlr den raumlta linjen gaumlller att r= 1mJ foumlr a=a1 och linjens lutning aumlr fJ 1

78


rt 27oj I II I LI I

I I I I I

I I I I I-4tI I I

I

I 1 1 i I I -- ~-Ll ~-I

I I 1111Lt Foumlr bestaumlmning1 I 1i 1-n---1- t- av (J anvaumlnds

I t1--N 1_1i sambandet I ff2 1 iC ~l(21P-1J

I 1 2 mJ ii z1ml ibull 1 -I vorur J bestaumlms

4 i I genom possning

4)U =fI I I I L

I I I I I li I fi 111 1

-ronge~t (oumlr ~middot - _J I I I I i 1 1 I- 11 Il

0 I I I I I l i 11

Relativa kompressionen i horisontalled blir

ex=ey=O

Om referenstrycket a vaumlljs till l00 kNmz finner man att mi regel har vaumlrdet 25middot 101-5middot 03 foumlr bottenmoraumln och oumlverkonsoliderade sedimentaumlra friktionsjordar 102

- 103 foumlr normalkonsoliderad sand 2-150 foumlr oumlvershykonsoliderad lera och 2-10 foumlr normalkonsoliderad lera daumlr i sistnaumlmnda fallet de laumlgsta vaumlrdena gaumlller foumlr negativa B-vaumlrden

214 Pressiometermodulen Ev

Namnet pressiometermodul haumlrroumlr sig frZm den genom den franske ingenshyjoumlren M6nard utvecklade pres~iometern (tidigare aumlven kallad geocelen) Filosofin bakom pressiometern aumlr att genom provbelastning in situ beshystaumlmma jordens formaumlndring under ett ptlagt skjuvspaumlnningstillstaringnd Provbelastningen goumlrs med en cylindrisk maumltkropp som saumlnks ner i jorden i ett foumlrborrat haringl Maumltkroppen bestaringr av en mittcell och tvaring ytterceller Naumlr trycket i cilierna oumlkas faringr mun i jorden mitt foumlr mittcelen en plan radiellt riktad deformation utaringt

Tillskottsspaumlnningarna under pressiomcterfoumlrsoumlket ger (se fig 214 a) upphov till ett rent deviatoriskt spaumlnninggttillstaringnd omkring det unprungshyliga horisontella in situ-trycket i jorden cr~ 11 dvs Da=o och ila= -Aringcr

daumlr Aringcr = den av pressiometern aringstadkomna tryckoumlkningcn i radiell led maumltt fraringn a~c

Pressiometermodulen som definierar jordens deformationsmodul i rashydiell led blir daring enligt elasticitetstcorin

EP = (I +t)(AringaAringer)

Om volymoumlkningen Aring V i maumltccllen maumlts fraringn den volym V0

(och de maumltcelsradie r 0) som svarar mot a~h erharinglls

Aring V V0 = 2ilrr0 = 2Aringer varav

Ev= 2(1 + v)Aringa(AringV V0)

Prcssiometermodulerna brukar - beroende paring lagringstaumlthet och oumlvcrshykonsolideringsgrad - ha vaumlrden om l00-50 000 kNm2 foumlr sediment av

Pig 213e Bestaumlmning av parashymetrarna III och J i fallet JltO (exempelvis kvicklera)

T

Fis 214t

I C li_ lt 0 OS 1 1S 2 2S

PressrometertryckdrMNm2

Fig 214 b Exempel paring pressioshymeterkurva erharingllen i gtkalixmoshyraumlUJgt Krypkurvan aumlr redovisad i foumlrstornd volymskala och avser volymaumlndring vid konstant presshysiometertryck under tiden 30 sekunder till 2 minuter Lutshyningen hos tangenten till bruttoshykurvan (krypning inberaumlknad) aumlr ett maringtt paring inverterade presshysiometermodulen In situ-trycket a 011 och motsvarande~ pressioshymetervolym Vo kan anses motshysvara den punkt daumlr tangentens nedre del moumlter bruttokurvan

79

Avd 17 Geoteknik

friktionsjord och 20 000-150 000 kNm~ foumlr moraumlnjordar Foumlrsoumlket laumlmpar sig inte foumlr normalkonsoliderade kohesionsjordar eller laumltt oumlverkonsolishyderade kohesionsjordar daumlr den tidsbundna vattenutpressningen (konshysolideringen) blir avgoumlrande foumlr deformationsfoumlrloppet

22 Faktorer som paringverkar jordars deforrnationsegenskaper

221 Foumlrkonsoideringstryck

Deformationens storlek beror i mycket houmlg grad paring jordens spaumlnningsshyhistoria Dels kan de geologiska processerna ha medfoumlrt att markytan eroshyderats ned saring att den nu ligger betydligt laumlgre aumln tidigare dels kan undershygrunden tidigare ha varit belastad med byggnader eller med jord som sedershymera schaktats bort Aring andra sidan kan markytan nyligen ha belastats med fyllningsmassor

Det vertikala oumlverlagringstryck foumlr vilket jorden en garingng konsoliderats kallas med geotekniskt spraringkbruk foumlr konsolideringstryck Vid laster oumlver foumlrkonsolideringstrycket blir vaumlrdet paring deformutionsmodulen i regel avseshyvaumlrt laumlgre aumln vid laster under foumlrkonsoHderingstrycket Skillnaden aumlr mycshyket markant vid finkorniga jordar jaumlmfoumlr fig 213 b speciellt vid kvickleror Naumlr foumlrkonsoHderingstrycket oumlverskrids intraumlffar vidare vattenutpressning och krypningsfenomen varfoumlr deformationsmodulens vaumlrde blir starkt tidsshyberoende Vid finkorniga jordar brukar deformationsmodulem vaumlrde speciellt ovan foumlrkonsolideringstrycket daumlrfoumlr rutinmaumlssigt bestaumlmmas genom 1-dygnsbelastning i oumldometer av 2 cm tjocka dubbelsidigt draumlnerade jordprover Vid grovkorniga jordar kan lasttiden ofta inskraumlnkas till naringgra eller ett tiotal minuter

Foumlrkonsolideringseffekten hos en friktionsjord torde genomgaringende foumlrshyloras vid provtagningen Deformationsmodulen foumlr tryck laumlgre aumln foumlrshykonsolideringstrycket blir daumlrfoumlr laumlgre foumlr upptagna prover aumln foumlr den ursprungliga jorden in situ Ett naumlra korrekt vaumlrde kan emellertid erharingllas genom foumlrkonsolidering av provet i oumldometern eller triaxialapparaten med aringtfoumlljande avlastning Deformationsmodulen foumlr tryck under foumlrkonsolishyderingstrycket bestaumlms daumlrefter paring komprcssionskurvans aringterbelastningsshygren Vid pressiometermetoden som aumlr en in situ-metod foumlrstoumlrs inte foumlrshykonsolideringseffekten varfoumlr denna metod aumlr att foumlredra i de fall daumlr foumlrshykonsolideringstryckets storlek aumlr osaumlker eller okaumlnd

Deformationsmodulens storlek foumlr en oumlverkonsoliderad friktionsjord beror av foumlrkonsolideringstryckets storlek men aumlr naumlstan helt oberoende av lagringstaumlthet kornform etc

Om skjuvspaumlnningarna i jorden av den paringfoumlrda lasten naringr upp till vaumlrdena foumlr jordens skjuvharingllfasthet foumlrefaller det som om en eventuell oumlverkonsoshylidering kan brytas ned Aumlven oumlverkonsoliderade jordar kan alltsaring under ogynnsamma skjuvspaumlnningsfoumlrharingllanden uppfoumlra sig som om de vore norshymalkonsoliderade

222 Cementerings- och ytspaumlnningseffekter i friktionsjord

I kontaktytorna mellan kornen i en friktionsjord intraumlffar ofta en cemenshytering som ger jorden oumlkad haringllfasthet och foumlrbaumlttrade kompressionsegenshyskaper Denna cementering foumlrstoumlrs i regel vid provtagningen varfoumlr den deformationsmodul som bestaumlms paring det upptagna provet blir laumlgre aumln den verkliga in situ

Det vatten som finns i naturfuktig jord aumlr i huvudsak koncentrerat till kontaktytorna mellan kornen och omraringdet naumlrmast omkring (porvinkelshyvatten) Ytspaumlnningen hos vattnet aringstadkommer daumlrvid ett extra korntryck och ger jorden en skenbar kohesion paringminnande om den cementering som naumlmnts ovan Fuktighetltigraden hos provet inverkar alltsaring paring defor-

1732

Se kap 171

80


mationsmodulens storlek och boumlr daumlrfoumlr vid kompressionsfoumlrsoumlket haringlshylas paring samma nivaring som foumlr jorden in situ

223 Organiskt inneharingll

Inneharingll av organiskt material ger vaumlsentligt reducerade vaumlrden paring deformashytionsmodulen vid saringvaumll friktions- som kohesionsjord Den foumlrsaumlmrande inshyverkan aumlr saumlrskilt markant foumlr friktionsjord Det organiska materialet aringstadkommer haumlr ofta en mycket loumls och kompressibel struktur med egenshyskaper som paringminner om kohesionaumlra jordarters Risk foumlr organiskt inneshyharingll i friktionsjord foumlreligger speciellt vid svaumlmavlagringar tex i deltashyomraringden

3 Beraumlkning av saumlttningars storlek

31 Allmaumlnt

Beraumlkningen av saumlttningarna i friktions- och kohesionsjordar har tidigare utfoumlrts efter skilda metoder med kompressionsindices av olika slag och med olika dimensioner beroende paring en beraumlkningstradition skapad av fraumlmst Terzaghi Fraringn tvaumlrvetenskaplig synpunkt Ur detta foumlrharingllande olyckligt och en mera enhetlig beraumlkningsmetod uppbyggd efter klassiskt moumlnster fraringn andra naumlrstaringende vetenskapsgrenar aumlr utan tvekan att foumlredra I detta avsnitt genomgarings daumlrfoumlr inte de fraringn den klassiska geotekniken kaumlnda beshyraumlkningsmetoderna utan i staumlllet mera tvaumlrvetenskapligt inriktade baserade paring de ovan angivna deformationsmodulerna

Vid saumlttningsberaumlkningen foumlr ett byggnadsverk maringste haumlnsyn tas till inshyfluensverkan mellan naumlrliggande grundplattor och vid noggrann beraumlkning aumlven till styvheten hos byggnadsverket (jfr 53) Approximativt kan saumlttshyningen av en grundplatta i en byggnad erharingllas genom summering av dels deformationerna paring stort djup under tyngden av byggnaden som helhet minus tyngden av bortschaktad jord och dels de lokala deformationerna i jorden nfirmast under grundplattam

32 Beraumlkningar baserade paring tryckmodulen K

Beraumlkningarna kan i princip genomfoumlras som foumlr kompressionsmodulen M (se 34) med omraumlknat vaumlrde paring K (se 213)

33 Elasticitetsteoretiska beraumlkningar

Vid beraumlkning av deformationerna enligt elasticitetsteorin foumlrutsaumltts i regel att jorden aumlr ett viktloumlst medium med isotropa elastiska egenskaper Elastishycitetsmodulens vaumlrde bedoumlms antingen empiriskt eller beraumlknas ur uppshymaumltta vaumlrden paring K eller M

331 Isotropt elastiskt viktloumlst halvoaumlndligt medium

A Jaumlmnt foumlrdelad last q (eller fundament utan boumljstyvhet) a Kvadratisk lastyta b x b

Saumlttning under lastytans mitt s0 = 112qb(l -v2)E Saumlttning under lastytans houmlrns =frac12s0 =056qb(1-v2)E Medelsaumlttning s111 = 0848 s0

6-72244S Bygg 1B Saumlrtryck 81

Avd 17 Geoteknik

b Cirkulaumlr lastyta med diametern d

Saumlttning i centrum s0 = qd(I -vl-)E Saumlttning laumlngs periferin sr= (2rc)s0

Medelsaumlttning sm = 085 s0

c Rektangulaumlr lastyta b x I Saumlttning i centrum s0 ~ (2qrr) lin [(b+ Jb+l)1]+ b In [(+ Jb+l)Jb](l -v)JE Saumlttning under ett houmlrn sc=-frac12s0

Medelsaumlttningen beror paring foumlrharingllandet lb Man kan skriva

sm = m1Iq(l-v)Elb

eller

Sm = 111zSo

Foumlr olika vaumlrden paring lb farings m1 och mz ur tabell

1b 15 2 3 5 10 100

m 115 130 151 183 224 370

m 085 085 085 087 089 092

B Boumljstyvt fundament Saumlttningen aumlr i detta fall konstant under lastytan Kontakttrycket blir ojaumlmnt foumlrdelat och saumlttningsberaumlkningarna komplicerade Enligt van Hamme aumlr emellertid saumlttningarna i vissa karaktaumlristiska punkter paring lastytan oberoende av kontakttryckets foumlrdelning Saumlttningen kan daumlrfoumlr med kaumlnnedom om dessa karaktaumlristiska punkters laumlgen beraumlknas utan haumlnsyn till plattans boumljstyvhet Den karaktaumlristiska punktens laumlge foumlr olika typer av fundament framgaringr av fig 331

042d

if---------11 ---t- middot 037b

b ---middot-middot-~ ---1-J - J

UJ Fig 331 Karaktaumlristiska punktens laumlge vid olika fundamcnttyper

Vid beraumlkning av saumlttningen under karaktaumlristiska punkten foumlr en rekshytangulaumlr platta indelas den rektangulaumlra lasten i fyra mindre rektanglar (fig 331)

Foumlr var och en av dessa smaring rektanglar beraumlknas saumlttningen under ett houmlrn och dessa saumlttningar sammanslagna ger saumlttningen under den karakshytaumlristiska punkten (=saumlttningen foumlr den styva plattan)

Foumlr en cirkulaumlr styv platta aumlr saumlttningen

s ~ (Qd)(l-v)E

Foumlr en kvadratisk styv platta aumlr saumlttningen

s ~ 0815(Qb)(l-v)E

1733

Jfr 172224

Se 172223

82


332 Isotropt elastiskt viktloumlst medium med begraumlnsad tjocklek vilande paring styvt underlag

A Jaumlmnt foumlrdelad last q

a Enligt Steinbrenner Saumlttningen under en last paring ett havofindligt medium beraumlknas dels

omedelbart under lasten dels paring djupet d Skillnaden mellan dessa tvaring saumltt~ ningar antas utgoumlra saumlttningen foumlr ett jordlager med tjockleken d

Saumlttningen under ett houmlrn av en rektangulaumlr lastyta med bredden b blir

s = (qbE)(C1 f 1 +CJ2) C1 = l-12 C2 = 1-v-2v2

11 och 12 aumlr funktioner uv lastytans form och jordlagrets tjocklek d 1 och f2 erharinglls ur fig 332a

fJ0

0 ~ -b-11 ~ ~

I ~_1- ~ 2 b 1 ytafJc-J I N ~1 l yta 31--hi1 ~ - 1 A ~ 1J +~ l-t A Siittning i punl(t A I~S I V 2 ~

I JI I - ssg 10s41ss1-

1~J~n i-+ 5bull1 LI~ ~ i41q_7 b I

8 I I l~oo t I bl h 05 lwadrul

9 imiddot= 2

d b10 I I i I I 00 01 02 03 04 05 06 07 08 01 02 os 1 10 20 50 100 1000

f1 f2 db Fig 332a Funktionerna J1 och f i Stcinbrcnners Fig 332b Funktionen f i Steinbrcnncrs formel roumlr formel foumlr saumlttningsberaumlkning saumlttningsberaumlkning naumlr kontraktionstalct l=03

Foumlr ett speciellt vaumlrde paring kontraktionstalet kan C1 C2 1 och f~ sammanshyfoumlras till en enda konstant och man kan skriva

s~fqbE

Foumlr v= 03 erharinglls fur fig 332b

b Enligt NGI Medelsaumlttningen under en rektangulaumlr last faumls ur sambandet

s =micro 1 micro 0 qbE

daumlr micro 1 och micro 0 fas ur fig 332c Koefficienten micro 0 anger inverkan av att lasten aumlr placerad paring djupet d under markytan (enligt Fox) Diagrammen aumlr upp-gjorda foumlr v=05 middot

2 d(l Fig 332c Funktionerna 11 0 och J i NGIs formel foumlr

o cirkel silttningsbcraumlkning Kontrnktionstalct 1bull=05

0 01 02 05 25120)10 1cm

db

83

Avd 17 Geoteknik

B Boumljstyvt fundament Vid beraumlkning av saumlttningen hos boumljstyva fundament paring underlag av beshygraumlnsad tjocklek anvaumlnder man vanligen samma raquokaraktaumlristiska punktraquo som angavs tidigare Detta aumlr inte helt korrekt men felet torde dock kunna foumlrsummas i jaumlmfoumlrelse med de felaktigheter som sjaumllva anvaumlndningen av elasticitetsteorin medfoumlr

34 Beraumlkningar baserade paring kompressionsmodulen M

341 Kompressionsareametoden

Metoden grundar sig paring det foumlrharingllandet att totala saumlttningen foumlr ett komshypressibelt lager av tjockleken daumlr s= Jg ezdz Beraumlkningsproceduren blir daring foumlljande

a Upprita jordprofilen och ange jordart

b Upprita en spaumlnningsprofil oumlver raringdande effektivt oumlverlagringstryck a~

och spaumlnningsoumlkning a till foumlljd av paringfoumlrd last Spaumlnningsoumlkningen beshyraumlknas elasticitetsteoretiskt med Froumlhlichs teori eller med naumlrmemetoder

c Goumlr en laumlmplig indelning av jordprofilen i delskikt med haumlnsyn till komshypressionsegenskaper foumlrkonsolideringsgrad och spaumlnningsoumlkning

Ange vid anvaumlndning av tangentmodulteorinmodultalens ochspaumlnningsexshyponenternas storlek (daumlr saring kraumlvs baringde foumlr oumlverkonsoliderade-fraringn a~ tmashyoch normalkonsoliderade foumlrharingllanden - fraringn a till a~+a1 (fig 341) Ange vid anvaumlndning av sekantmodulteorin kornpressionsmodulernas storshylek (med ett vaumlrde paring sekantmodulen fraringn a~ till a ett annat fraringn a till

a~ +a) d Beraumlkna och upprita kompressionen e som funktion av djupet z

e Beraumlkna ytan av e-z-diagrammet foumlr varje delskikt och summera Summan utgoumlr saumlttningen foumlr ifraringgavarande last

Kompression

Modultal och spaumlnnings- Vertikalspoumlnning c crdegt

r[1bullmiddoti~ltUc ]kNm1l CbulltfHlc-frac14tlaumlL er) O rOouml+10 m4 _ )

J~O OfvgtOc _

------- ---- ----- -Oj ~ 100 kNm1 ---J- Kompression av skiktetbull ytan av c-diagrammet c i ln

342 Jakys naumlrmemetod

Spaumlnningen paring djupet z av plattbelastningen q antas avta lineaumlrt fraringn vaumlrdet q vid z=O till O vid =d0 (fig 342a)

Uz= q(d0 -z)d0

Saumlttningen intraumlffar daumlrfoumlr endast genom kompression av jorden ovan graumlnsdjupet d0 bull

Vid beraumlkningen av d0 antas att fundamentet aumlr boumljstyvt och att saumlttshyningen till foumlljd haumlrav aumlr konstant under plattan Skjuvspaumlnningen i vertikalshysnitten genom jorden utmed plattans kanter antas vidare konstant och lika med maximalvaumlrdet enligt elasticitctsteorin -c0 =qr (det vaumlrde som erharinglls vid plattans kant naumlr z=O)

1733

Jfr 172227

Fig 341 Exempel paring saumlttningsshyberaumlkning enligt komprcssionsshyareametoden Kompressionen av skiktet=ytnn av 1-dingrammet

84


b

t7d Fig 342a Normalspaumlnningsshy[ foumlrdelning enligt Jaky

Ur jaumlmviktsvillkoret foumlr laringngstraumlckt platta erharinglls

T 0 d 0 2=(qrt)d0 2 = qb

varav

d0 = frac12brt

Jaky foumlreslaringr dock att vaumlrdet oumlkas till d0 =2b Foumlr rektangulaumlr platta erharinglls graumlnsdjupet d0 enligt samma resonemang

till

d ~rrbl2(b+ I)~ 2bl(b+ I)

Speciellt l = b ger d0 = b b

Sedan vaumlrdet paring d0 bestaumlmts kan saumlttningen s erharingllas ur q Idodo-z

s - - --dz=qd0 2MM o d0

Har man skikt med olika Af-vaumlrden erharinglls saumlttningen genom summering av delsaumlttningarna foumlr varje skikt

Antag t ex att jorden inneharingller 3 skikt enligt fig 342 b med modulerna M1 M 2 och M 3

s-Ills~qS(lld1M)(1 -kd) Fis 342b Beteckningar vid skiktindelning enligt Jnky

35 Beraumlkningar baserade paring pressiometermodulen

Saumlttningen efter I O aringrs belastning s10 maumltt i cm foumlr en platta med bredden b cm beraumlknas enligt sambandet 9]

s ~ q[(l +v)6Ep]D(bD0)+ [( - 2v)3Evlba

daumlr D0 = 60 cm EP = pressiometermodulen Auml1 och -frac14 aumlr formkoefficienter med foumlljande vaumlrden

1b 2 3 5 20 Cirkel Kvadrat

) 112 153 178 214 265 11 12 14 14 15

o aumlr en strukturkoefficient som kan ges foumlljande vaumlrden

foumlr artificiellt packade jordar 23 foumlr lera 12 foumlr silt 13 foumlr sand och grus

Foumlr V= 03 erharinglls

s(cm) ~ (13q Ep)( b60)+ (q9 Ep) ba

85


Den foumlrsta termen i ekvationen uttrycker deviatorspaumlnningarnas andel och den andra termen de isotropa spaumlnningarnas andel i saumlttningarna Om pressiometermodulen varierar maringste man alltsaring i foumlrsta termen insaumltta ett medelvaumlrde Ep1 som aumlr representativt foumlr den av deviatorspaumlnningarna dominerade zonen och i andra termen ett medelvaumlrde Epz som aumlr reprebull sentativt foumlr den av isotropa spaumlnningar dominerade zonen Dessa zoner anges med influenslinjerna r1(z) foumlr dcviatorspaumlnningarna och n-2(z) foumlr de isotropa spaumlnningarna (fig 35) Man faringr

= f00 00

EP1 n 1(z)dzf n 1(()-dzo o E i _

100 00

Epz = f n 2(z)dzf rtz(z)dz o o EpC

Ett villkor foumlr beraumlkningarnas giltighet vid inhomogen jord aumlr att

EpmnxlEpmJn lt 2 lg (E1imed)

36 Empirisk bedoumlmning av saumlttningar i friktionsjord

Den empiriska bedoumlmningen av saumlttningar och brottlast utfoumlrs med lastmiddot foumlrsoumlk antingen som modellfoumlrsoumlk eller fullskalefoumlrsoumlk i faumllt eller som mobull dcllfoumlrsoumlk i laboratorium

Faumlltfoumlrsoumlk utfoumlrs vanligen med kvadratiska plattor om 1 m2 yta laborabull toricfoumlrsoumlk med cirkulilra plattor med 5-30 cm diameter I laboratoriet maringste jorden packas till samma lagringstiithet som i naturligt tillstaringnd

Foumlrsoumlken utfoumlrs enligt foumlljande rutin Som laststeg vaumlljs 120 till 110 av den uppskattade brottlasten Varje

laststeg faringr verka i 8 minuter med avlaumlsning av krypningen efter I 2 4 och 8 minuter Krypningen under Sbullminutersperioden avsaumltts som funktion av lasten Brottlasten farings av konstruktionen i fig 36a

a Utvaumlrdering enligt Norges geotekniska institut Utvaumlrderingen goumlrs enligt diagrammet i fig 36b gaumlllande foumlr sand Den oberoende variabeln aumlr haumlr foumlrharingllandet mellan den aktuella pattbredden b och modellplattans bredd b1 medan den beroende variabeln aumlr foumlrharingllanshydet mellan den aktuella plattans saumlttning s och modellplattans saumlttning s1

Den soumlkta saumlttningen blir alltsaring

s = stf(bb1)

b Utvaumlrdering enligt BrinchbullHansen

Liksom ovan betecknar s1 modellplattans saumlttning och b1 dess bredd Man bestilmmer i modellfoumlrsoumlket brottlasten q1 och saumlttningen foumlr lasten q1 bull

Ur den erharingllna brottlasten qfl bestaumlms baumlrighetsfaktorerna Ny och Nq varefter q1 beraumlknas foumlr den aktuella plattan Vid bestaumlmningen av N fJ och Ny maringste haumlnsyn tas till lastoumlkningen lq1 vid sidan av plattan till foumlljd av dennas saumlttning

llq1 =cY1s

Saumlttningen s foumlr den aktuella plattan erharinglls daumlrefter ur sambandet

s b ~ (sI b)V(ybY b)[4(qq) - 3][4(q1 q) - 3]

daumlr y = jordens densitet vid modellfoumlrsoumlket Y1 = jordens densitet vid prototypen

Svaringrigheter kan uppstaring vid utvaumlrdering enhbl denna metod naumlr jorden aumlr loumlst lagrad Brottlasten blir naumlmligen daring ibland ytterst svaringr att definiera

i b

l ~Q-1----g- 2 I

o

z z

Fig 35 Influensfunktioner n1(z) och r~(z) foumlr berilkning av meshydelvilrden paring pressiometermobull dulcn Epl inom den av deviatorbull spaumlnningar dominerade zonen och Epi inom den av isotropa spilnningar dominerade zonen

Krypning under tidQn 1-8 min

Rbullt linje

LastP

Fig 36a Bestaumlmning av brottbull last med ledning av krypningen under en viss bestaumlmd tid

Fis 36b Diagram enligt NGI foumlr bedoumlmning av saumlttningar med utgaringngspunkt fraringn provbull belastning

86


4 Beraumlkning av saumlttningars tidsfoumlrlopp

41 Allmaumlnt

Vid belastning av en jordart intraumlffar i regel tidsbundna och laringngvariga deformationer Saumlttningsfoumlrloppet torde saringlunda bli momentant endast om jorden aumlr foumlrkonsoiderad foumlr samma typ av last som paringfoumlrs Tidsfoumlrloppet aumlr i de flesta fall svaringrt att beraumlkna speciellt som jordlagerfoumlljden o~ta aumlr heterogen och de grundundersoumlkningar som utfoumlrt$ av ekonomiska skaumll ofta aumlr otillraumlckliga foumlr en saumlker bedoumlmning Saumlttningarnas tidsfoumlrlopp aumlr speciellt betydelsefullt vid undergrund av kohes1onsjord Foumlr normalkonshysoliderad och svagt oumlverkonsoliderad lera spelar det primaumlra konsolideringsshyfoumlrloppet och vid houmlga skjuvspaumlnningar aumlven det plastiska deformationsshyfoumlrloppet en dominerande roll Foumlr organiska jordar (speciellt torvjordar) och mellanjordar kan det sekundaumlra konsolideringsfoumlrloppet bli domishynerande

42 Konsolidering Vid den teoretiska behandlingen av konsolideringsfoumlrloppet har i de flesta fall en strikt uppdelning gjorts i primaumlr och sekundaumlr konsolidering varvid den sekundaumlra konsolideringen ansetts boumlrja efter den primaumlra konsolishyderingens avslutning I verkligheten aumlr givetvis de primaumlra och sekundaumlra faserna i konsolideringen invaumlvda i varandra och en strikt uppdelning av naumlmnt slag aumlr daumlrfoumlr principiellt felaktig Daring naringgon allmaumlnt accepterad beraumlkningsmodell aumlnnu inte foumlreligger som pa samma garingng tar haumlnsyn till baringde primaumlr och sekundaumlr konsolidering bibeharinglls i den fortsatta framshystaumlllningen den paring klassisk grund vilande uppdelningen av konsolideringsshyfoumlrloppet

421 Primaumlr konsolidering

A Endimensionell konsolidering Beraumlkningen av tidsfoumlrloppet foumlr den primaumlra konsolideringen kan bashyseras paring antingen portrycksfoumlrloppet eller kompressionsfoumlrloppct Den klassiska teorin enligt Terzaghi bygger paring ett studium av portrycket medan senare studier ofta bygger paring sjaumllva kompressionsfoumlrloppet De teoretiska betraktelserna baseras oftast paring det starkt foumlrenklade antagandet att porshyvattenstroumlmning endast sker i vertikalled Resultatet av dessa betraktelser aumlr daumlrfoumlr endast korrekt eller naumlra korrekt naumlr belastningen verkar oumlver en stor yta jaumlmfoumlrt med maumlktigheten av det kompressibla lagret

En beraumlkning av det primaumlra konsolideringsfoumlrloppet foumlr en vattenbull maumlttad lera baserad paring det genom lasten oumlkade porvattentrycket och med porvattenutpressning endast i vertikalled (endimensionell konsolidering) ger konsolideringsekvationen (jfr fig 421 a)

auat = - M(avaz) eller

l l l l l l JLost (med oaumlndlig utbredning) middotmiddotbull middotmiddot bullbull -=-~71~~middot

Porvottenstraumlmning

z+dz t-

z-t-v+2Ydz)a

Fig 42la Beteckningar vid beshyraumlkning av endimensionell konshysolidering baserad paring poroumlvershytrycket av lasten

87

- -


daumlr u = parvattenoumlvertrycket genom lasten v = parvattnets stroumlmningshastighet t = tiden ev= kMfgyw= konsolideringskoefficienten z = avstaringndet fraringn den odraumlnerade ytan till det betraktade elementet

Loumlsningen till ekvationen kan uttryckas som ett samband mellan konshysolideringsgraden U= 1-Jg u dzJJg u0 dz= 1-umeduomed och tidsfaktorn Tv= cvtfd2

daumlr d = det draumlnerade lagrets tjocklek (ensidigt draumlnerat) u0 = u vid tiden t = 0

Resultatet med avseende paring olika last- och draumlneringsfoumlrharingllanden och under antagande av konstant vaumlrde paring ev framgaringr av fig 421 b

lo~stmed ooumlodlig otbc~oiog

I I I -~ --[ Foll (d)_lJ2d I - ~-

~ _J -- Foll(o)-b) -

~gt0 I t2gtt1 ~- ~

f -middot -0 (aj (bl -0 I-

I- - -

ol (c)-

--i-

It - --

100 Tat gronsyto 001 002 005 01 02 05 2 5 10 (ej Tidsfaktor Tv

Fis 421 b Samband mellanOfta varierar ev med djupet z saring att det blir omoumljligt att loumlsa konsolishy tidsfaktor Tv och konsolideshy

deringsekvationen analytiskt Det aumlr emellertid alltid moumljligt att loumlsa ekvashy ringsgrad U foumlr endimensionell tionen numeriskt I rsJ har foumlreslagits foumlljande metod konsolidering enligt Terzaghi

Lerlagret indelas i skikt paring saringdant saumltt att ev inom varje skikt kan beshytraktas som konstant Foumlr varje saringdant skikt tillses att randvillkoren uppshyfylls uit1Antag att varje skikt har tjockleken 6z Antag vidare att portrycket vid

U- tiden taumlr u och vid tiden (t+Oumlt) aumlr u Med beteckningar enligt fig 421c lf(+Ivi t+1t Ikan konsolideringsekvationen skrivas

ut-l (u~- u1)lit = cv(lliz) [(11i+1- u1)Aringz-(u1- 111_1)Aringz] z z z = Cv[(ll+1 + ll1-1 - 2111)(Aringz2] LtfplusmnIplusmnplusmniz Genom att vaumllja cvAringl(Aringz)2=AringTv (=konstant) kan man saringledes utshy Fig 42tc Beteckningar foumlr

numerisk avgaringende fraringn partrycket vid tiden t = 0 stegvis beraumlkna det kvarstaringende behandling porshytrycksekvationen vid en dimenshy

partrycket efter en viss konsolideringstid och daumlrmed bestaumlmma konsolishy sionell konsolidering deringsfoumlrloppet foumlr hela lerlagret Med haumlnsyn till noggrannhet och enkel~ het vaumlljs laumlmpligen AringTv= 14 Daumlrvid faumls

u~ = frac14(ui+1+ u1_1)+frac12u1= frac12[frac12(ui+1+ u1)+frac12(u1+u1-1)l

dvs u = aritmetiska medelvaumlrdet av portryckcn i graumlnsytorna mot omgivanshyde skikt

Exempel Homogent lerskikt Lastoumlkning= q Vaumllj t= l aringr= 315middot 107s och ev= 10-4 cm2s

IJTv=i- ger daring Aringz=V 1 0-i315middot107 frac14=112 cm

88


~

e 0

J 1z112cm j iz J 1z j frac121zJ Fig 421 d Exempel paring numerisk loumlsning Fis 421 c Exempel paring numerisk loumlsning daring ev och k daring ev aumlr konstant varierar

Konstruktionen utfoumlrs enligt fig 421 d Om baringde ev- och k-vaumlrdena varierar bestaumlms tjockleken 6z1 hos ett

skikt med konsolideringskoefficienten ev av den valda tiden 6t enligt formeln 6z1 = Vcv16t6Tv Skikttjockleken blir alltsaring direkt proportionell mot kvadratroten ur konsolideringskoefficienten

Vidare maringste paring oumlmse sidor om och omedelbart intill graumlnsytan mellan tvaring skikt kontinuitetsvillkorct foumlr stroumlmningshastigheten uppfyllas dvs om Darcys lag antas gaumllla

ki(OuOz)1= kibull 1(8110z)1 1

Hur detta kan genomfoumlras numeriskt visas i fig 421e daumlr cv1fcv2 = 18 k 1k2 =2 cv2fcv3 =225 och k 2k3 =15 etc Konstruktionen kraumlver extra hjaumllplinjer foumlr att bestaumlmma portrycksisokronens lutning mellan skiktens mittytor Ur ev- och k-variationcn faumls 6z2 =Jlz25 6z11 =15 63 och 6z1 =Jj 6z2 = 206z3 etc I konstruktionen betecknar tan IX=(OuOZ)1

och tan fJ = (0110z)2 vid tiden 6t Med den gjorda hjaumllpkonstruktionen farings tan a= k 2 tan J varav foumlljer att randvillkoren uppfylls mellan skikten k 1 Med denna grafiska metod kan man ocksaring ta haumlnsyn till att k och mv

varierar under konsolideringens garingng genom att laringta 6z variera saring att hela tiden

~T - [~t(~c)J(kMgy) t

Foumlr att faring tillraumlcklig noggrannhet raumlcker det i allmaumlnhet om man drar endast 5 isokroner vilket kan kontrolleras genom jaumlmfoumlrelse med Tershyzaghis exakta loumlsning i vissa specialfall

En bruksanvisning foumlr den grafiska metoden skulle dauml bli

a Bestaumlm foumlr vilken tidpunkt saumlttningen skall beraumlknas och bestaumlm sedan 6t till 15 harav Ex t= 50 aumlr 6t= 10 aumlr b Rita diagram oumlver k~ och ev-vaumlrdena och rita porvattenoumlvertrycket vid tiden t = 0 som funktion av z i laumlmplig skala c Markera pauml detta diagram skikt inom vilka k och ev kan anses konstanta

och bestaumlm foumlr varje skikt i tjockleken 6z1= J4 cv16t d Rita hjaumllplinjer paring avstaringndet (ki+1k1)z12 fraringn graumlnslinjerna mellan skikten e Rita isokronerna f Maumlt sjunkningen i porvattenoumlvertryck 6u1 (=oumlkningen effektivtryck oumla) i mitten av varje skikt g Beraumlkna saumlttningen st=Z1(6ztfm1) In (ata 1)

89

--

-- -


~- Slutlig e-foumlrdenng

=-e 20 -~ -

CI deg -I -

F ~ 60 -- - I

] 80 - ~ - -0

QOO 005 02 OS 1 0001 OOOS 002 o bullTidsfoktor Tv

Fig 421 f Bereckningar vid beraumlkning av endimenshy Fig 421 g Samband mellan tdsfaktor Tv och konsolibull sionell konsolideing bas~rnd paring relativa kompre~shy dcrlngsgrad U foumlr endimensionell konsolidering enligtionen av last Janbu

En alternativ beraumlkning baserad paring kompressionen och med antagande att porvattenutpressning endast foumlrsiggaringr i vertikalled ger konsolideringsshyekvationen [6] (fig 421 f)

OeOt = OvOZ eller

daumlr v0 = cvltOevfclz) e = kompression i vertikaled ev= primaumlra slutkompressionen t v ev och z samma som foumlrut

oe a ( Je)Infoumlrs e = e - eP farings slutekvat1onen fu = az cv Oz

Loumlsningen kan uttryckas som ett samband mellan konsoliderlngsgraden U= 1- Jt edzJJt epdz och tidsfaktorn Tv=Cvtfd2bull Resultatet naumlr ev antas konstant framgaringr av fig 421 g

B Tvaring- och tredimensionell konsolidering I alla de fall daumlr lastytan aumlr liten i foumlrharingllande till det kompressibla lagrets tjocklek kan inverkan av porvattenstroumlmning i horisontalled inte laumlngre foumlrsummas Problemet blir haumlr matematiskt invecklat Med hjaumllp av datashyteknik kan emellertid loumlsningar aringstadkommas till de flesta problem foumlrutshysatt att man kaumlnner ingaringngsdata

Konsolidcringsekvationen kan om ct antas konstant generellt skrivas

OuOt = cv(fPuOx2 +02uOy2 +02uOz2)

eller i cylindriska koordinater

OuOt = cv[82uOr2 + (lr)(clu8r)+ouml2uoumlz2]

Har konsolideringskoefficienten i vertikalled annan storlek aumln i horisontalshyled farings

0110t = cv(02u0z2 ) +c1i(02uOx2 +02uOy2)


OuOt = cvltouOz2 )+ c11 [82uar2 + (1r)(OuOr)]

Cylindriska koordinater anvaumlnds bl a foumlr beraumlkning av tidsfoumlrloppet vid vertikaldraumlnering I Sverige anvaumlnds daumlrvid vanligen en av Kjellman [8] angiven beraumlkningsmetod Porvattenstroumlmningen taumlnks haumlr foumlrsiggaring endast i horisontalled in mot draumlnema Under konsolideringsfoumlrloppet antas vidare att horisontella tvaumlrsnitt genom jorden foumlrblir plana Den foumlr en viss medelshykonsolidering Oh erforderliga tiden t blir daumlrvid

90

--


~ (DBc)[ln (Dd)- 34] In [l(1- U)J

daumlr D = diametern hos den cylinder som influeras av en draumln d = draumlndiametern

= konsolideringskoefficient vid horisontell porvattenstroumlmning c11

Oumlnskar man ta haumlnsyn till konsolidering aumlven genom vertikal porvattenshystroumlmning (medelkonsolidering Ov) farings

0= 011+0v-0h0v

Numerisk loumlsning av ekvationerna foumlr tvaring- och tredimensionell konsolishydering kan utfoumlras enligt samma metod som vid endimensionell konsolishydering Foumlrutom tjockleken Az tillkommer haumlr bredden Ax och laumlngden Ay paring det betraktade elementet [5]

C Konstruktion av konsolideringskurvan naumlr lasten paringfoumlrs successivt Om konsolideringsfoumlrloppet i leran aumlr kaumlnt naumlr lasten verkar med full inshytensitet redan fraringn boumlrjan (t=O streckad kurva C1) kan konsolideringsfoumlrshyloppet vid successiv paringlastning (heldragen kurva C) konstrueras fram i enlighet med fig 421 h

q

Tid t

U -skenbar konsolidering vid tO av __ llybtdsormlli sommantr1lmi~ __ _

M)u

C --_f1

-- ---S==frac34 100------------------

Fig 421 h Grafisk konstruktion av konsolidcringskurshy Fig 421 i Grafisk konstruktion av konsolideringskurshyvan enligt Terzaghi naumlr lasten paringfoumlrs laringngsamt van enligt Tcrzaghi naumlr jorden inneharingller gas U 0 =

skenbar konsolidering vid tiden t=O paring grund av gasshyblaringsornas sammantryckning

D Inverkan av gas Inneharingller leran gas foumlraumlndras tidsfoumlrloppet Foumlraumlndringen beror paring lastens art

Exempel 1 Belastas marken med en ytlast farings av det oumlkade portryckct en omedelbar hoptryckning av gasblaringsorna (Boyles lag) och daumlrmed en Jnishytialsaumlttning motsvarande en skenbar konsolidering Allteftersom portrycket minskar vaumlxer gasblaringsorna i storlek foumlr att efter avslutad konsolidering ha aringtertagit sin ursprungliga storlek Konsolideringssaumlttningens slutvaumlrde paringshyverkas saringledes inte Man faringr daumlrfoumlr om konsolideringen bedoumlms med utshygaringngspunkt fraumln saumlttningarna skenbart ett snabbare konsolideringsfoumlrlopp (streckad kurva i fig 421 i)

Exempel 2 Om lastoumlkningen paring kornskelettet orsakas av grundvattensaumlnkshyning minskar det ursprungliga portrycket successivt Gasblaringsorna vaumlxer daumlrfoumlr under hand och har efter avslutad konsolidering stoumlrre volym aumln fraringn boumlrjan Konsolideringen foumlrdroumljs daumlrmed skenbart

91

Avd 17 Geoteknik

422 Sekundaumlr konsolidering

Tidsfoumlrloppet aumlr i stort sett direkt proportionellt mot logaritmen foumlr tiden Den sekundaumlra kompression e

3 som intraumlffar efter den primaumlra konsolishy

deringens avslutning kan uttryckas genom sambandet

= 1Xs In (ttp)e3

daumlr a3

= konstant tv = tiden foumlr 100 primaumlr konsolidering t = totala lasttiden

Den sekundaumlra-konsolideringssaumlttningen synes utgoumlra mellan O och 20 av primaumlra konsolideringssaumlttningen foumlr svenska leror I organiska jordar med utpraumlglad struktur dominerar den sekundaumlra saumlttningen Samma gaumlller foumlr vissa mellanjordar speciellt svartmockorna

43 Viskoumlsa elasto-plastiska deformationer

De viskoumlsa elasto-plastiska deformationernas tidsfoumlrlopp aumlr aumlnnu relativt outforskade Maumltningar tyder paring att de i stort sett aumlr proportionella mot logaritmen foumlr tiden dvs att de foumlljer ungefaumlr samma tidslagar som den sekundaumlra konsolideringen Som exempel paring dessa deformationers tidsshyfoumlrlopp och andel i totala saumlttningarna visas en maumltning gjord i Skaring-Edeby [7] fig 43

lastslcdiumIrr - lasIls cd1um m 1 ooo 2 5 10 I

50 100 500 100) 5000dygn

qo5

010

015

11

Saumlttning genom und ressning av laro i sldl

-

middotr--- 120

5

0

Totalsaumlttning

D3 5 I

1Vdgbonk av grus

o0I- ~ oi~~~-~_Y_

o_ I m J I I Ioo

56 os

1734

Fig 43 Exempel paring den plnsshytfoka saumlttningens andel i totalshysaumlttningen foumlr vaumlgbank paring lera i Skauml-Edeby Lerans skjuvharingllshyfasthet bestaumlmd med faumlltvingshyborr och konprov rru 8 kNrn1

[7]

92


5 Praktiska synpunkter paring saumlttningsberaumlkning

51 Grundlaumlggning med plattor

Foumlr att saumlttningsberaumlkningen skall bli tillfoumlrlitlig kraumlvs noggrann kaumlnneshydom om undergrundens kompressionsegenskaper och eventuella oregelshybundenheter i lagerfoumlljden Foumlrursaumluningarna och de gjorda approximashytionerna i den valda beraumlkningsmetoden maringste vara vaumll kaumlnda foumlr den som utfoumlr beraumlkningen Vid saumlttningsberaumlkningen foumlr ett byggnadsverk maringste haumlnsyn tas till influensverkan mellan naumlrliggande grundplattor och vid nogshygrann beraumlkning aumlven till styvheten hos byggnadsverket Approximativt kan saumlttningen av en grundplatta i en byggnad erharingllas genom summering av dels deformationerna paring stort djup till foumlljd av tyngden av byggnaden som helhet minus tyngden av bortschaktad jord och dels deformationerna i jorden naumlrmast under grundplattan till foumlljd av den lokala tillskottslast som daumlrefter resterar foumlr sjaumllva plattan (jfr dock 53)

Saumlttningarna blir i mycket houmlg grad beroende av planeringen av marken omkring byggnaden Saumlrskilt boumlr man beakta risken foumlr framtida grundshyvattensaumlnkning tex genom draumlneringsledningar tunnelarbeten foumlrhindrad infiltration av regnvatten etc samt om marknivaringn skall houmljas genom utfyllshyning

Det ojaumlmna kontakttryckct mellan grundplatta och jord inverkar endast paring tryckspridningen naumlrmast under grundplattu Paring ett djup under grundshyplattan som aumlr lika med eller stoumlrre aumln plattbredden aumlr tryckfoumlrdclningen naumlstan densamma som foumlr jaumlmnt foumlrdelat kontakttryck (vilket exempelvis erharinglls under bottenplaringten till en oljecistern)

Spaumlnningstillskottet till foumlljd av hlsten paring grundplatian kan vid en saumlttshyningsanalys baserad paring oumldometerfoumlrsoumlk beraumlknas enligt Boussinesq eller med 21-metoden naumlr undergrunden bestaringr av mellanjord eller kohesionsshyjord och enligt Froumlhlich med spaumlnningskoncentrationsfaktorn 11=4-6 naumlr undergrunden bestaringr av friktionsjord se kap 172 Vid kvadratiska plattor under pelare eller laringngstraumlckta plattor under vaumlggar kan man utan stoumlrre fel anvaumlnda spaumlnningstillskottet utmed lodlinjen genom plattans centrum Vid stora ytlaster maringste daumlremot kontakttryckets foumlrdelning beaktas i saumlttningsanalysen Ett fastare oumlvre skikt bidrar till att sprida ut vertikalshyspaumlnningarna medan ett fastare undre skikt bidrar till att koncentrera vertishykalspaumlnningarna mot mitten

Vid undergrund av laumltt oumlverkonsoliderad jord boumlr man kontrollera att maximala huvudskjuvspaumlnningen till foumlljd av paringfoumlrd last inte oumlverstiger jordens skjuvhaumlllfasthet Aumlr saring fallet boumlr man inte tillgodoraumlkna sig jordens oumlverkonsolideringsgrad utan betrakta jorden som normalkonsoliderad

52 Grundlaumlggning med svaumlvande paringlar

Saumlttningar av friktionsparinggrupper brukar bedoumlmas paring empirisk vaumlg tex fraringn resultat av belastningsfoumlrsoumlk paring enstaka paringle (fig 52a) Resultatet blir emellertid osaumlkert och paringverkas av bl a jordens ursprungliga lagringsshytaumlthet

Saumlttningar av kohesionsparinggrupper kan aringtminstone vad betraumlffar stora paumllgrupper beraumlknas med foumlljande antagande Paumllgruppen betraktas som ett styvt fundament grundlagt paring nivaringn 03 a 04 lv ovan paringlspetsarna (fig 52b) Saumlttningarna foumlr detta fundament beraumlknade paring vanligt saumltt aumlr lika med saumlttningarna foumlr gruppen

Vid beraumlkning av tidsfoumlrloppet antas cv=kMgywCXgt inom den paringlshyvolym som ligger ovan nivaringn 03 aring 04 IP fraringn paringlspetsen vilket innebaumlr att jorden daumlr betraktas som fridraumlnerande Beraumlkningen aumlr emellertid osaumlker OJ

10 20 30 Pltilgruppens minsta breddm

Fig 52a Diagram foumlr bedoumlmshyning av saumlttningars i en paringlgrupp jaumlmfoumlrt med saumlttningar s1 i en enstaka paringle enligt NGI Diashygrammet foumlrutsaumltter att jorden under paringle och paringlgrupp har samma kompressionsegenskaper

L

I

ryv~vAtf(I A1A11AA)11lp

1LJJJV middot middotmiddotmiddot Pltilgrupp ersott~ amp~d st~lifundoront i0 (YTl O)lp-

1 11111ti 1middotpiillllli1 Fig 52b Antagande foumlr beraumlkshyning av kohesionsparinglgrupps saumlttningar Den skuggade jord~ volymen betraktas som inshykompressibel

93

Avd 17 Geoteknik

53 Vaumlxelverkan byggnad-undergrund

En viktig faktor som oftast foumlrsummas vid saumlttningsberaumlkningar och dimenshysionering av ett byggnadsverk aumlr det samspel som aumlger rum mellan byggnad och undergrund Detta samspel aumlr enkelt att begripa om man taumlnker sig naringgra maumln som gemensamt baumlr en balk paring axlarna Om naringgon av maumlnnen raringkar trampa i en grop minskar som vi alla vet lasten paring hans axel och oumlvershyflyttas i motsvarande grad till de andras axlar Exakt samma sak gaumlller foumlr byggnadsverket Dataprogram har uppraumlttats [2) foumlr att beraumlkna hur denna omfoumlrdelning av upplagslasterna paringverkar saumlttningarnas och snittkrafternas foumlrdelning och storlek vid olika typer av undergrund och olika styvhetsshygrad hos byggnadsverket Foumlr att illustrera betydelsen av en saringdan analys goumlrs med ett exempel en jaumlmfoumlrelse mellan de upplagsreaktioner och snittshykrafter som erharinglls naumlr man som nu ilr regel foumlrsummar samverkan mellan byggnaden och undergrunden och naumlr man tar haumlnsyn haumlrtill I exemplet vaumlljs en femvaringningsram av betong i tre fack belastad enligt fig 53 Ramen antas befinna sig naringgonstans i mitten av en laringngstraumlckt byggnad Betongen antas vara osprucken och ha en elasticitetsmodul E= 142middot 106 kNm2

bull

233 lltNm

r Is r r 33 3

I I

I

I Is I7

1 33 3

I Is Ii

Is

r

333 Is

Is I

I

r O

I Is r

~r r

I1 13

I I2 r

~-

J 763m I 763m 763m J

Ingen haumlnsyn tas till inverkan av mellanvaumlggar eller andra sekundilra konshystruktionselement Ramen antas vara grundlagd paring ett 2 m tjockt lager av loumlst lagrad sand vilande paring ett 8 m tjockt lager av normalkonsoliderad lera Med haumlnsyn till att trycket under en grundplatta vilande paring ett medium med fastare ytskikt faringr en mer utbredd foumlrdelning aumln enligt elasticitetsteorin vaumlljs koncentrationsfaktorn 11 = 1

Oumlvriga ingaringngsdata framgaringr av nedanstaringende sammanstaumlllning

Sanden Densitet y = 18 tm3

Maximalt tillaringtet medelgrundtryck am = 500 kNmi Spaumlnningsexponent J ~05 Modultal m = 300

Leran Densitet y = 16 tm3

Spaumlnningsexponent J ~ 00 Modultal m= 10

Oumlvriga data Djup fraringn grundlaumlggningsnivaringn till grundvattenytan = 0 m Centrumavstaringnd mellan ramar = 90 m

1735

11 =5o10~ m 12 =15010-3 m1

1=7s10- mbull 1=2s10-3 m h=10o10-bull m 1=s010-bull mbull l=1010-3 mbull lij=25 10-3 m

Fig 53

94

Kap 173 Deformationer och saumlttningar 1735 Yttre oumlverlast pauml grundlaumlggningsnivaumln = 20 kNm2

Inre oumlverlast paring grundlaumlggningsnivaringn = - 14 kNm2

Vid ytterstoumld laringngstraumlckta fundament i oumlvrigt kvadratiska Grundplattorna betraktas som elastiskt inspaumlnda

Resultat vid givet lastfall

a Medelgrundtryck under grimdpauor i kNm2

Grundplatta 1 2 3 4 Plattbredd 061 225 225 061 Utan samverkan 104 262 262 104 Med samverkan 155 206 206 155

b Saumlttningar hos grundplattor i m

Grundpatta I 2 3 4 Utan samverkan 0105 0188 0188 0105 Med samverkan 0129 0157 0157 0129

c Moment i pelare omedelbart oumlver bjaumllkag i i kNm Pelare 1 2 3 4 Utan samverkan - 52 9 - 9 52 Med samverkan - 206 - 123 123 206

d Moment i balkar till vaumlnster om pelare i houmljd med bjaumllkag i i kNm Pelare l 2 3 4 Utan samverkan -220 - 198 -120 Med samverkan 113 -142 -428

Man finner alltsauml som vaumlntat att byggnadens styvhet reducerar saumlttningsshydifferensen mellan fundamenten men att man samtidigt faringr en stor omfoumlrshydelning av snittkrafter och snittmoment i byggnadsverket En jaumlmfoumlrelse visar att en beraumlkning utan haumlnsyn till saumlttningarna kan ge dels moment med felaktigt tecken och dels absolutvaumlrden som avviker med flera hundra proshycent fraringn de raquokorrektaraquo De beraumlkningsfel som i dag accepteras i normal ingenjoumlrspraxis kan alltsaring vara betydande

54 Lastreduktion genom saumlttning

Vid stora konsolideringssaumlttningar maringste haumlnsyn tas till att effektivtrycket paring en viss nivaring sjunker genom saumlttningen (grundvattenytan naumlrmar sig markytan) Om totala tilskottstrycket vid tiden r=O aumlr ila blir alltsaring den slutliga oumlkningen i effektivtryck 6a =Oumla- sg (y-y) daumlr s=slutsaumlttningcn y = medeldensitet av jord ovan grundvattenytan som till foumlljd av saumlttningen sjunker under grundvattenytan y = motsvarande densitet under vatten och g= jordaccelerationen Den reducerade saumlttningen kan framkonstrueras enligt fig 54

gtr-rl

Fig 54 Grafisk bestilmning av slutsaumlttning daring grundvattenytan ligger naumlra astytan

95


Litteratur (11 AndrOasson L Friktionsjordars kompressibilitet Byggmaumlstaren 1971 4 Stockholm [2] Bcigler S E Foumlrenklad metod foumlr beraumlkning av sanwerkan mellan bygg11adssromme

och undergrund Ddrapport till BFR Goumlteborg 1970 [3] DAppolonia E Dynamic loadings Journal of soil mechanics and foundation

engineering Proccedings ASCE No SM 1 New York 1970 [4] Forssblad L Jordvibreringsmdersoumllmingar KTH Doktorsavhandling Stockholm

1963 [5 Helenclund K V Om konsolidering och saumlllnillgm rv belastade marklager Jiirnbull

vaumlgsstyrelsens geotekniska sektion Meddelande 3 Helsingors 1951 [6] Janbu N Selllement cac11atio11s bamiddoted on the ta11gem modulus concept Norges

tekniske houmlgskole Institutionen for geoteknikk og fundamcntcringslrere Trondshyheim 1967 (stencil)

[7] Osterman J och Lindskog G I1fl11e11ce oj latral movement in clay upon se1tleshymems in same test areas Statens geotekniska institut Saumlrtryck och prel rapporter nr 7 Stockholm 1964

l8J Redogoumlrelse foumlr Statens geotekniska instituts verksamhet 1111der aringren 1944-48 Statens geotekniska institut Meddelande 2 1949 Stockholm

(9] Calc11 des tassements Techniques Louis Mtnard centre dCtudes gtotechniques Rapport D3466 Paris (Stencil)

[10] Torstensson B A Scltt11i11gar hos kohesionspcUade byggnader Bysgmaumlstaren 19715 Stockholm

96

174 I

Kap 174 Stabilitets- och brottproblem Av civilingenjoumlr SVR Hans Fagerstroumlm

1 Inledning 2 Skjuvharingllfasthet Val av analysmetod 3 Saumlkerhet 4 Glidyteberaumlkningar 5 Baumlrfoumlrmaringga hos horisontell mark 6 Slaumlnter 7 Spontschakter

Litteratur

Haumlnvisningar

Jordarternas egenskaper kap 171 Spaumlnningsfoumlrdelningen i jord kap 172 Deformationer och saumlttningar kap 173 Jordtryck kap 175 Grundkonstruktioner avd 32

1 Inledning

11 Beteckningar

Nedanstaringende storheter aumlr naumlrmare definierade i 32 Se aumlven knp 111 och 171

r = skjuvspaumlnning

1f = skjuvharingllfasthet (skjuvspaumlnning vid brott)

tttn = tillaringten skjuvspaumlnning

c och P=skjuvharingllfasthetsparametrar i samband med totaltryck (o)

c och f = skjuvharingllfasthetspararnetrar i samband med effektivtryck (a)

cn=skjuvspaumlnningsparameter i samband med totaltryck (a) en=eFc eller eFcltgt

e~ = skjuvspaumlnningsparameter i samband med effektivtryck (a) c = cFe eller =efFcr

tp~=skjuvspaumlnningsparameter i samband med effektivtryck (er) tan cp~ = tan cpJF9 eller tan cf1 Fcr

F = saumlkerhetsfaktor

Fe= ccn eller= cJe~ Frp = tan cptan cp~ Fcrp = (e + a tan cgt) (e~ + a tan cf~)

Grundekvationer foumlr skjuvspaumlnning och skjuvharingllfasthet

-z = en T =er tan ej~ T =c~ +er tan cp~ T1 = c T1 =a tan rf -r1 =c +a tan cp~

12 Allmaumlnna grunder

I detta kapitel behandlas fraringgor om brott i marken i samband med jaumlmviktsshyberaumlkningar

Som underlag foumlr behandling av problemen utfoumlrs faumllt- och Jaboratorieshyundersoumlkningar Daumlrvid uppmaumlts marknivaringer och grundvattenstaringnd varshyjaumlmte markens densitet skjuvharingllfasthet mm bestaumlms Undersoumlkningsshyresultaten sammanstaumllls mer eller mindre schematiskt paring profilritningar visande vertikalsnitt genom terraumlngen Se kap 178

7-722445 Bygg lB Saumlrtryck 97


Med hjaumllp av detta material beraumlknas skjuvspaumlnningarna i marken och Jaumlmfoumlrs med de uppmaumltta skjuvharingllfastheterna Brott antas ske naumlr skjuvshyspaumlnningarna uppnaringr jordens skjuvharingllfasthet laumlngs naringgon glidyta eller inom en glidzon

Vid renodlade stabilitetsproblem (slaumlntstabilitet mm) aumlr glidytebrott vanligast och beraumlkningarna utfoumlrs daring med gidytemeroder Man taumlnker sig daumlrvid att lasten orsakar brott laumlngs den farligaste av alla taumlnkbara glidytor eller tunna glidzoner dvs den som ger minst motstaringnd mot glidning och att daumlrvid skjuvharingllfastheten aumlr fullt utvecklad laumlngs hela glidytan Foumlr att finna denna maringste man i princip undersoumlka stabiliteten laumlr moumljliga glidshykroppar av olika form exempelvis med plan cirkulaumlrcylindrisk spiralshycylindrisk sfaumlrisk eller sammansatt begraumlnsningsyta Man brukar daring oftast finna att glidytans form aumlr av mindre betydelse foumlr det siffermaumlssiga resulshytatet aumln glidytans laumlge och utstraumlckning Det raumlcker daumlrfoumlr i praktiken vanshyligen att utfoumlra undersoumlkningen foumlr naringgon enkelt beraumlkningsbar typ av glidshyytor vanligen den cirkulaumlrcylindriska och att passa sig fram till det farlishygaste laumlget

Antagandet om fullt utvecklad skjuvharingllfasthet laumlngs hela glidytan motishyveras paring foumlljande saumltt Vid en successiv oumlkning av lasten uppnarings markens skjuvharingllfasthet foumlrst i naringgon viss punkt paring glidytan Emedan materialet daring flyter i denna punkt kommer spaumlnningen att oumlverfoumlras till angraumlnsande partier tills flytning intraumlffar aumlven i dessa Genom att bortse fraringn den vid flytningen intraumlffande haringllfasthetsnedsaumlttningen kan man raumlkna med att skjuvharingllfastheten blir fullt utvecklad utefter hela glidytan I oumlverkonsolideshyrad lera aumlr emellertid haringllfasthetsnedsaumlttningen inte foumlrsumbar saringsom framshygaringr av 23

I de fall daring tryckoumlverfoumlring sker mellan jorden och en byggnadskropp -saringsom vid fraringgor om markens baumlrfoumlrmaringga under plattor - maringste man ta haumlnsyn till att brottet kan intraumlda inom en gidzon och inte enbart laumlngs en glidyta Stabilitetsundersoumlkningen kraumlver daring en plasticitetsanalys vilken leder till naringgot annorlunda resultat aumln glidyteberaumlkningar Se exempelvis 54

2 Skjuvharingllfasthet Val av analysmetod

21 Skjuvharingllfasthetens tidsberoende

En jaumlmviktsaumlndring i marken medfoumlr dels skjuvspaumlnningsaumlndringar dels portrycksaumlndringar Skjuvharingllfastheten TI paringverkas av portrycksaumlndringshyarna och naringr daumlrfoumlr liksom dessa foumlrst efter kortare eller laumlngre tid ett slutshyvaumlrde Detta kan uppkomma naumlstan omedelbart efter en lastaumlndring saringshysom vid sand och grus eller foumlrst efter avsevaumlrd tid saringsom vid lera Skjuvshyharingllfasthetens vaumlrde vid olika tidpunkter beror av draumlneringsfoumlrharingllandena fraumlmst jordarternas vattengenomtraumlnglighet Man talar daumlrfoumlr om (fullshystaumlndigt) draumlnerad skjuvharinglfasthet (-r1a) ofullstaumlndigt draumlnerad skjuvharingfastshyhet och odraumlnerad skjuvharingllfasthet (r1J Man talar aumlven om korttidsharingllfastshyhet och laringngtidsluifastltet eller korttidsstabilitet och laringngtidsstabilitet

Med korttidstaringllfasthel (korttidsstabilitet) avses skjuvharingllfastheten (stashybiliteten) under och omedelbart efter eventuella lastaumlndringar Med aringngshytidshiilfasthet (laringngtidsstabilitet) avses skjuvharingllfastheten (stabiliteten) sedan portrycksaumlndringarna utjaumlmnats och skjuvhaumlllfastheten uppnaringtt slutshyvaumlrdet

Naumlr skjuvharingllfastheten vaumlxer med tiden - vilket brukar vara fallet vid lastoumlkning paring marken - blir stabiliteten mest kritisk i byggnadsskedet varfoumlr korttidsstabiliteten avgoumlr projektutformningen Naumlr skjuvharingllfastshyheten avtar med tiden - vilket brukar vara fallet vid avschaktning i mar-

Jfr 17151

Jfr 17163

98


ken - blir i staumlllet laringngtidsstabiliteten dimensionerande Stundom aumlr det ovisst naumlr foumlrharingllandena blir mest kritiska varvid stabiliteten maringste undershysoumlkas foumlr baringda graumlnstillstaringnden och eventuellt foumlr mellantillstaringnd

22 Val av analysmetod Skjuvharingllfastheten i marken kan uttryckas paring olika saumltt beroende paring

jordart och lasttid Den uttrycks ibland som en funktion av normalspaumlnshyningen och ibland som en konstant (fig 22) Mot dessa uttryckssaumltt svarar olika analysmetoder Dessa har foumlljande anvaumlndningsomraringden

Jordart Korttidsstabilitet Laringngtidsstabilitet

Grus sand efgtbullanalys ltbullanalys

Packad taumltjordsfyllnins I princip cltJibullanalys i cltlbullanalys silt praktiken ibland cbull eller

P-analys

Sitt lera c-analys I princip cltbbullanalys i praktiken ofta c-analys1

hEJmc-onoys~rmiddot2$1sect~ j~o e~ C 5 =bullO=~

Effektiv spaumlnning ( Totalspaumlnning er 0Trd cfian 1Jrfion~o lru~c

Sitt och finjordrika fyllningar har tillraumlckligt liten permeabilitet foumlr att lastaumlndringar under byggnadstiden skall orsaka aumlndringar i portrycken Permeabiliteten aumlr emellertid samtidigt tillraumlckligt stor foumlr att dessa portrycksaumlndringar i naringgon maringn skall hinna utjaumlmnas varvid skjuvharingllshyfastheten aumlndras En cPbullanalys boumlr i saringdana fall baseras paring foumlrsiktig bemiddot raumlkning av partrycken under eller efter byggnadsskedet En dylik beraumlkshyning blir emellertid mycket osaumlker och boumlr daumlrfoumlr kontrolleras genom porshytrycksmaumltning i marken Foumlr att foumlrenkla beraumlkningarna noumljer man sig stundom med rf- eller c-analys och graumlnsar in beraumlkningsresultaten mellan ytterlighetsvaumlrden

Vid kontrollberaumlkningar av stabiliteten foumlr raringdande markfoumlrharingllanden boumlr man soumlka maumlta portrycken i marken Vid delvis vattendraumlnkta slaumlnter bashyseras beraumlkningen daumlrvid paring laumlgsta laringgvattenstaringnd och stoumlrsta samtidigt raringdande partryck Om portrycksmaumltningen inte omfattar typiska regnshyperioder maringste man soumlka uppskatta de stoumlrsta partryck som kan uppkomshyma Beraumlkningsmetoderna vid naturliga lerslaumlnter diskuteras utfoumlrligare under 65

Vid foumlrhandsberaumlkning av framtida stabilitet aumlr man daumlremot tvungen att bedoumlma portrycken med ledning av uppgifter om grundvattenstaringnd eller genom att rita upp stroumlmbilder

23 Skjuvhaumlllfasthetens deformationsberoende [26] [28]

Hastigheten i lastfoumlraumlndringar kan paringverka skjuvharingllfastheten paring annat saumltt aumln genom partryck Saumlrskilt foumlr oumlverkonsoliderade leror gaumlller att skjuvbull ningen aumlr foumlrenad med vattenuppsugning och haringllfasthetsnedsaumlttning Detta

Se 171 63

1 Vid starkt oumlverkonsoliderade jordarter maringste cltl-analys alltid anviindas cniir c-analys leder till vaumlrden paring osaumlkra sidan [I]

Fig 22 Sambandet mellan skjuvharingllfasthct och normalshyspiinning enligt olika analysmeshytoder

Jfr 32654

99

Avd 17 Geoteknik 1743 visar sig naumlr skjuvningcn sker laringngsamt och med stor deformation saringsom vid kryproumlrelser i lerslilnter och lerfyllda bergsprickor

Fig 23 visar resultat fraringn laringngsamma konsoliderade draumlnerade skjuvshyfoumlrsoumlk Hos en oumlverkonsoliderad lera (a) oumlkar skjuvharingllfastheten foumlrst till ett toppvaumlrde och sjunker sedan till ett slutvaumlrde Vid toppvaumlrdet vilket aumlr det som bestaumlms vid vanliga skjuvfoumlrsoumlk bestaringr skjuvharingllfastheten av en kohesionsandel och en friktionsandel Vid slutvaumlrdet har kohesionsandelen praktiskt taget foumlrsvunnit och friktionsandelen minskat naringgot

Man har undersoumlkt maringnga lerslaumlnter daumlr skred intraumlffat och daumlr skjuvshyharingllfastheten foumlljaktligen aumlr kaumlnd Medelskjuvharingllfastheten laumlngs glidytan har daumlrvid befunnits ligga mellan de baringda ovan angivna vaumlrdena Den s k residualfaktorn anger paring hur stor del av glidytan som haringllfastheten sjunkit i foumlrharingllande till hela glidytan [28]

Foumlr en normalkonsoliderad lera (b) aumlr vanligen skillnaden mellan toppmiddot vaumlrdet och slutvaumlrdet vid ovanstaringende provning obetydlig vilket tar sig uttryck i en residualfaktor naumlra 10 En saring obetydlig skillnad aumlr ocksaring foumlrshyutsaumlttning foumlr de flesta glidyteberaumlkningars giltighet

3 Saumlkerhet

31 Allmaumlnt (jfr 722)

Varje slag av geoteknisk beraumlkning aumlr behaumlftad med naringgon grad av osaumlkershyhet Paring grundval av markundersoumlkning i ett antal borrharingl goumlr man sig en schematisk bild av lagerfoumlljden i marken Tekniken att undersoumlka de jordshyprover som skall representera jordlagren aumlr i viss maringn osaumlker Beraumlkningsshymetoderna slutligen aumlr i regel approximativa Foumlr att gardera sig mot dessa felkaumlllor och osaumlkerhetsmoment infoumlr man en raquosaumlkerhetsfaktorraquo Vid stabishylitetsberaumlkningar tjaumlnar saumlkerhetsfaktorn som skydd mot okontrollerbart houmlga skjuvspaumlnningar I andra fall kan saumlkerhetsfaktorn avse att minska risken foumlr otillaringtligt stora deformationer

Saumlkerhetsfaktorn kan infoumlras paring naringgot av foumlljande tre saumltt

a Saumlkerheten laumlggs enbart paring skjuvharingllfastheten Saumlkerhetsfaktorn anges som foumlrharingllandet mellan skjuvharingllfastheten och den skjuvspaumlnning som uppkommer till foumlljd av den aktuella yttre lasten

b Saumlkerheten laumlggs enbart paring den aktuella yttre lasten De beraumlkningsshymaumlssiga spaumlnningarna i jorden faringr inte oumlverstiga skjuvhaumlllfastheten

c Saumlkerheten foumlrdelas paring alla osaumlkra faktorer paring saring saumltt att delsaumlkershyheter paringfoumlrs saringvaumll den aktuella yttre lasten som skjuvharingllfastheten

I samband med geotekniska problem aumlr metod a vanligast Metod c [3] underlaumlttar foumlrstaringelsen foumlr saumlkerhetsproblemet och beskrivs kortfattat i 34

Vid val av saumlkerhet boumlr man bl a ta haumlnsyn till

CD varingdorna av ett misslyckande GP osaumlkerheten i lastantaganden e osaumlkerheten i haringllfasthetsbestaumlmning GP osaumlkerheten i beraumlkningsmetod

32 Saumlkerhet enbart paring skjuvharinglllastheten

Saumlttet att utvaumlrdera skjuvharingllfasthetsparametrarna c och rp ur faumllt- och laboratorieprovningar aringterspeglas paring valet av saumlkerhetsfaktor Om man i en serie fullgoda provningar vilka har rimlig spridning utvaumlrderar skjuvshyharingllfastheten som medelvaumlrde laumlngs moumljliga glidytor boumlr man normalt efterstraumlva foumlljande saumlkerheter paring skjuvharingllfastheten

_Fr-1 Deformoion c

Skjtr1haringlfoshet Tr

Effektiv spaumlnning IJ

Fig 23 SkjuvhLI)fasthet vid laringngsamma draumlnerade foumlrsoumlk med stora deformationer a Oumlverkonsoliderad lera b Norshymalkonsoliderad lera c Toppshyvfirdcn d Slutvaumlrden foumlr oumlvershykonsoliderad lera c Sutvaumlrdcn foumlr normalkonsoliderad lera

Jfr kap 312

100

Kap 174 Stabilitets- och brottproblcm 1743

Symbol foumlr Lastfall siikerhets-

Tillaumlmpningsomraringde faktorn Normalt Exceptionellt

c-analys stabilitet jordtryck plattor paringlar

F 15-20 15-20 20-30 15-30

13-1S 13-15 15-25 13-20

ltb-analys stabilitet jordtryck plattor paringlar

Fo 11-15 11-JS 13-17 13-17

10-13 10-13 12-15 12-15

clt-anays stabilitet F 14--16 l1-1S

Observera vid c-analys foumlr dyigt gyttjigt eller sulfidhaltigt material foumlreshyfaller det av intraumlffade skred att doumlma som om de ovan angivna saumlkershyheterna vore vaumll laringga och borde houmljas med 05-10

Saumlkerhetsbegreppet upptraumlder i tvaring naringgot olika sammanhang dels vid kontroll av raringdande jaumlmvikt dels vid dimensionering med haumlnsyn till marshykens baumlrfoumlrmaringga

Vid jaumlmviktskontroll beraumlknar man den i anspraringk tagna skjuvspaumlnningen r laumlngs en glidyta och anger saumlkerhetsfaktom foumlr de1111a glidyta som foumlrbull haringllandet mellan skjmharingllfasthete11 -rI och skj1wspauml1111ingen r Om r utbull trycks med skj11vspaumlnningsparametrarna en c1 och ef~ TI med skjuvharingllshyfasthetsparamctrarna c c och cp samtsaumlkerhetsfaktorn Fenligt ovanstaringende tabell erharinglls vid c- q respektive cfbullanalys

Fe= -r[i-r = ccn (I)

Frp = Tlr = U tan ltpa tan ltp~ = tan 4tan ltp~ (2)

Fc9 = r1-r = (c +a tan ltp)(c~ +a tan ltp~) (3)

Saumlkerhetsproblemet vid anvaumlndning av formel (3) behandlas aumlven nedan i samband med formlerna (6a) och (6b)

Vid dime11sio11eri11g utgaringr man fraringn givna saumlkerhctsfaktorer och bestaumlmbull mer vilka skjuvspaumlnningar (Tun) som kan tillaringtas Med beteckningar enligt ovan erharinglls vid

c-analys Ttm=T1Fe=cFc (=en) (4)

cfobullanalys Ttin =11Frp =ltYtan cpFltp ( = a tan ltp~) (5)

cPbullanalys 7un = cFc+a tan cpJF9 (= c~ +a tan f~) (6a)

Uttrycker man 7un enligt formel (6a) kan Fe och F9 varieras sinsemellan utan att Tuu aumlndras Av denna orsak blir saumlkerhetsbcgreppet naringgot oklart Denna svaringrighet kan kringgarings genom olika beraumlkningsmetoder f4J Vanligen saumltts dock (se 413 642 och 643)

Fe=F9=Fc9

varvid erharinglls 1t1u=-r1Fe9=c1

Fc+atanrf1 Fc(=c~+a tanrf~) (6b)

33 Saumlkerhet enbart paring lasten

Vid fraringgor om slaumlntstabilitet - daumlr jordlastcn brukar utgoumlra den stoumlrsta paringdrivande kraften - kaumlnner man i allmaumlnhet markens egenvikt med stoumlrre noggrannhet aumln skjuvharingllfastheten vilket goumlr det ologiskt att paringfoumlra en saumlkerhetsmarginal paring egenvikten men inte paring skjuvharingllfastheten

Vid Pmiddot och crf-analys erharingller man foumlr en raumlknemaumlssig houmljning av lasten aumlven en houmljning av effektivtrycken i marken och daumlrmed en motsvarande oumlkning av skjuvharingllfastheten Saumlkerhetsfaktorn kan i ett saringdant fall bli vilseledande

Se 17163

101

Avd 17 Geoteknik

Att vaumllja saumlkerheten paring lasten kommer daumlrfoumlr naumlrmast i fraringga foumlr saringdana problem som beroumlr plattor paring och paringlar i lera

34 Delsaumlkerheter paring alla osaumlkra faktorer

Den allmaumlnna beraumlkningsprincipen med delsaumlkerheter blir att man betrakshytar ett raumlknemaumlssigt brottillstaringnd i vilket de yttre lasterna multipliceras med laumlmpliga delsaumlkerteer samtidigt som jorde11s eller bygg11adsmaterialets brotthdllfasthet divideras med andra desaumlkerheter Naumlr en konstruktion dimensioneras saring att jaumlmvikt upptraumlder i det raumlknemaumlssiga brottstadiet raringder den oumlnskade totalsaumlkerheten

I de fall daring en vilande last verkar stabiliserande boumlr man givetvis divishydera med delsaumlkerheten i staumlllet foumlr att multiplicera Likasaring boumlr en stabilishyserande roumlrlig last helt utelaumlmnas

Foumlrdelen med metoden aumlr att varje osaumlker faktor belastas med enbart sin osaumlkerhetsmarginal Vid anvaumlndningen tvingas man daumlrfoumlr att paring ett paringshytagligt saumltt soumlka ta staumlllning till dels vilka osaumlkra faktorer som ingaringr och dels var och ens roll foumlr totalsaumlkerheten

Sambandet mellan delsaumlkerheterna och totalsaumlkerheten kan inte anges generellt beroende paring att olika felkaumlllor paringverkar totalsaumlkerheten i olika houmlg grad Man boumlr tillse att totalsaumlkerheterna ilr i paritet med dem som nu vanligen tillaumlmpas

I tabell 34 ges en sammanstaumlllning av riktvaumlrden paring delsaumlkerheter En kort motivering foumlr de olika vaumlrdena meddelas aumlven Framstaumlllningen bygshyger i huvudsak paring danska normer [3] och [32] daumlr utfoumlrligare beskrivning ges

Tabell 34 Riktvaumlrden foumlr delsaumlkcrheter

Lastfall Tillaumlmpningsomraringde Symbol Normalt Exceptionellt

Last Egenvikt Roumlrlig last Vattentryck

Fo Fo Fw

10 12-30 10-12

10 10-20 10-11

Haringllfasthet c-analys t-nnalys c6-analys

Fe F Fe

15-30 11-J6 14-16

13-25 10-15 11-t5

Konstruktionsdear Foumlrhoumljning av normalt foumlreskrivna aringverkade av jordtryck raquotillaringtna paringkaumlnningar))

Egenvikt Vid stabilitets- och jordtrycksproblem haumlrroumlr vanligen huvuddelen av lasterna fraringn egenvikt av jord eller konstruktioner Daumlrvid verkar vissa jordmassor stjaumllpande och andra stabiliserande varfoumlr en del vikter maringste multipliceras andra divideras med delsaumlkerheten Foumlr att undvika dessa raumlknemaumlssiga komplikationer kan man saumltta F0 = 10 och i staumlllet vaumllja delsaumlkerheten paring haringllfasthet i motsvarande maringn houmlgre Detta aumlr en inshykonsekvens som vid ett allmilnnare bruk av systemet med delsilkerheter kan komma att aumlndras saring att aumlven last av egenvikt paringfoumlrs en delsaumlkerhet stoumlrre aumln I 0

Roumlrlig last Ibland foumlrekommer det att den roumlrliga lastens storlek anges med en saumlkershyhetsmarginal varvid delsaumlkerheten kan anses innefattad i lastantagandet I andra fall boumlr delsaumlkerheten vaumlljas med haumlnsyn till saringvaumll lastantagandets osaumlkerhet som valet av delsaumlkerheter paring haringllfasthetsegenskaperna

1743

Jfr kap 312

102

Kap 174 Stabilitets- och brottproblem

Vatte1llryck Vattentryck aumlr den roumlrliga last som brukar kunna anges noggrannast Delshysaumlkerheten syns daumlrfoumlr i allmaumlnhet kunna vaumlljas laumlgre aumln foumlr oumlvriga roumlrliga laster

Skjuvhdlfasthet Vare sig skjuvharingllfastheten enligt 22 uttrycks saringsom -i1= c +u tan ef -ifd= u tanef eller-ifu =c skall man paringskjuvharingllfasthetsparametrarnac ochltfoinfoumlra delsaumlkerheter Fe och F9bull _I jordtr~cks- och ~tab_ilitets~oblem o~ererar 11an sedan med ett raumlknemaumlssigt brott11lstaringnd for vilket galler nommella sk1uvshyharingllfasthetsparametrar en och ltp1I vilka motsvarar skjuvspaumlnningsparashymetrarna vid metoden med saumlkerhet paring enbart skjuvharingllfasthet se 32

Vid jaumlmviktsko111roll beraumlknar man med utgaringngspunkt fraringn de aktuella lasterna med sina delsaumlkerheter de nominella skjuvharingllfasthetsparametrar som just motsvarar det raumlknemaumlssiga brottstadiet samt jiimfoumlr dem med genom provningar bestaumlmda skjuvharingllfasthetsvaumlrden

Vid dimensionering utgaringr man i staumlllet fraringn de nominella skjuvharingllfastshyhetsparametrama Dessa representerar daring tillaringtliga vaumlrden under foumlrutshysaumlttning att aumlven lasterna multipliceras med sina delsaumlkerheter

Konstruktioner paringverkade av jordryck Vanligen foumlreskrivna raquotillaringtna paringkaumlnningarraquo i trauml staringl eller betong innebaumlr att brottgraumlns- eller flytgraumlnsvaumlrdena i dessa material reducerats med en totalsaumlkerhet inte med en delsaumlkerhet Vid beraumlkning av exempelvis aktivt jordtryck mot en spont medfoumlr metoden med delsaumlkerheter ett raumlknemaumlssigt houmlgre jordtryck aumln det verkliga (paring grund av delsaumlkerheten paring markens skjuvharingllfasthet) Detta jordtryck ger i sponten vid raumlknemaumlssigt brottillbull staringnd en paringkaumlnning som boumlr faring uppgaring till brottgraumlns- eller flytgraumlnsvaumlrdet dividerat med dess delsaumlkerhet Detta aumlr ofta mer aumln den foumlreskrivna raquotillmiddot laringtna paringkaumlnningenraquo Vilken foumlrhoumljda raquotillaringtna paringkaumlnninggt som boumlr vaumlljas vid dimensioneringen maringste bedoumlmas med haumlnsyn till spontmaterialet och till den konstruktiva utformningen

4 Glidyteberaumlkningar

41 Cirkulaumlrcylindriska glidytor

Det finns flera anledningar att anta cirkulaumlrcylindrisk glidyteform bl a

a antagandet har i viss maringn bekraumlftats vid intraumlffade skred i lera

(utefter en cirkulaumlrcylindrisk yta kan en glidande massa foumlrskjutas utan att aumlndra form

c beraumlkningarna blir enkla saumlrskilt vid c-analys

411 c-analys (totalspaumlnningsanalys foumlr korttidsstabilitet i lera)

Pig 411 visar ett snitt genom en cirkulaumlrcylindrisk glidyta i en slaumlnt De paring cirkelsegmentet verkande krafterna aumlr sammansatta av normalspaumlnbull ningen a och skjuvspaumlnningen -i i snittytan aring ena sidan samt resultanten Q till egna vikten och eventuella yttre krafter aring andra sidan Vid en momentbull ekvation kring rotationscentrum O elimineras inverkan av de okaumlnda norbull malspaumlnningarna vilka oumlverallt aumlr riktade mot 0 Foumlr att jordsegmentet inte skall glida fordras att det motharingllande momentet kring O av de i snittmiddot ytan verkande skjuvspaumlnningarna haringller jaumlmvikt mot det stjaumllpande momenbull tet av Q Genom passning bestaumlms den glidyta som har den laumlgsta saumlkerhetsbull faktorn

1744

Fig 4 t L Stabililetsbcraumlkning av homogen lerslaumlnt med cirshykuliircylindrisk glidyta enligt cmiddot analys

)03


I homogen mark daumlrru=c blir enligt ekv 32 (l)

Fc=cr=RlcQx ()

i inzomogen mark daumlr c varierar delas glidytan upp i delar med laumlngden ~ vardera med konstant c Man erharingller

F ~ R(Zd1)Qx (2)

Exempel paring denna metod ges i 624

412 fo-analys (effektivspaumlnningsanalys foumlr stabilitet i sand)

I homogen mark med jaumlmnt utbildad friktion laumlngs en cirkulaumlrcylindrisk glidyta bildar jordtryckets effektivspaumlnning i alla punkter vinkeln P mot glidytans normal Alla jordtryckskrafter p kommer daumlrfoumlr att tangera en med glidytan koncentrisk cirkel med radien r= R sin ltp daumlr R aumlr glidytans radie (fig 412a) Denna innercirkel kallas )gtfriktionscirkeln)) Resultanten P till alla jordtryckskrafterna garingr strax utanfoumlr friktionscirkeln och tangerar en cirkel med radien

r1 = KR sin i~ (1)

daumlr K=en konstant som beror av glidytans medelpunktsvinkel samt jordshytrycksfoumlrdelningen laumlngs glidytan (fig 412b) [5J

Eftersom jordtrycksfoumlrdelningcn laumlngs glidytan och daumlrmed koefficienten Kaumlr okaumlnd kan beraumlkningen inte goumlras exakt Genom att graumlnsainK-vaumlrdet mellan ytterligheterna punktformigt - tryckkurva I i fig 412 b varav framgaringr att K= 100 oberoende av glidytans medelpunktsvinkel - och jaumlmnt foumlrshydelat tryck (vilket i praktiken kan betraktas som ett ytterlighetsfall) - kurva II i samma figur - finner man emellertid en snaumlv felmarginal I de allra flesta fall aumlr jordtrycksfoumlrdelningen inte symmetrisk men ansluter naumlra till den sinusformiga foumlrdelningen kurva III K varierar dauml foumlr normala vaumlrden paring medelpunktsvinkeln mellan ca 100 och l10

Foumlr att glidelementet skall befinna sig i jaumlmvikt fordras att jordtrycksshyresultanten P till storlek och riktning sammanfaller med resultanten Q till egenvikt och oumlvriga laster saringsom portryck i glidytan Partryck av typen Q upptraumlder exempelvis i samband med grundvattenstroumlmning Beraumlkningsshygaringngen blir foumlljande

vaumllj en glidcirkel med medelpunkten 0

2 beraumlkna laumlget av resultanten Q enligt fig 412a

3 maumlt avstaringndet r1

4 bestaumlm koefficienten Kur fig 412b kurva III

5 beraumlkna Pn ur formel (1)

6 beraumlkna saumlkerheten F9 enligt formel 32(2)

Genom att utfoumlra beraumlkningarna foumlr flera glidytor passar man sig fram till farligaste glidytan foumlr vilken F9 aumlr minimum

I illlwmoge11 mark med varierande friktion laumlngs glidytan kan ovanstaringshyende metod inte tillaumlmpas I staumlllet delas daring glidelementet upp i lameller av vertikala element Den farligaste glidytan bestaumlms genom passning

Foumlr att allmaumln jaumlmvikt skall raringda hos elementen fordras vissa lutningar paring krafterna mellan elementen Haumlnsyn haumlrtill tas enligt den naumlrmare beshyskrivning av lamellmetoden som ges i 642

Se 17163

Q1-egenvikt Oi bullOumlverost Q3bullev voltenlost e ikn 04 -porlryck Q bullresultant

p bull effektivspaumlnningar j)bull skjuvspoumlnning5-

paramefor

b

I Punktformig jordlrycbfoumlrdelning~

Il)aumlmn ~ jordlrychfoumlrdel~

fil 5imi~formod __ _ jcrdlrycboumlrdel~

Koefficient K0 lI

llI110

IlOO O 20 40 60 80 100 120 Centrumvinkeln a

Pig 412a och b Stabiitetsberaumlkshyning av slaumlnt med cirkulaumlrcyshylindrisk glidyta enligt t-analys a Krafter b Koefficient K

104


413 c1-analys (laringngtidsstabilitet i lera silt och annan taumlt jord)

I homogen mark med konstant c och efi laumlngs glidytan aumlr foumlrfaringssaumlttet vid en c4-analys analogt med den i 412 beskrivna friktionscirkelmetoden i sand med tillaumlgg foumlr kohesionskraften i glidytan De krafter som paringverkar glidkroppen i fig 413 uppdelas enligt [5] i tre grupper

a Jordens egenvikt och oumlvriga laster vilka sammansaumltts till resultanten Q (fig 413a)

b Kohesionskrafterna i glidytan vilka sammansaumltts till resultanten

(I)

daumlr c =skjuvhaumlllfasthetsparameter och Fc=paring foumlrsoumlk valt vaumlrde paring saumlkershyheten (se 32) en aumlr parallell med en raumlt linje genom punkterna a och b samt belaumlgen paring avstaringndet Rlflc fraringn rotationscentrum (beteckningar enshyligt fig 413 b)

c Effektivkrafterna p i glidytan vilka tangerar friktionscirkeln och vilkas resultant P tangerar en med friktionscirkeln koncentrisk cirkel med radien r1bull

Foumlr att jaumlmvikt skall raringda fordras att resultanterna Q en och P traumlffas i en punkt som sluter kraftpolygonen Eftersom Q och en aumlr kaumlnda till storlek och laumlge kan aumlven P bestaumlmmas till storlek och liige Grafiskt erharinglls daumlrfoumlr straumlckan

r 1 = KR sin rp (2)

varav tan rfo~ beraumlknas Saumlkerheten F9 beraumlknas daumlrefter enligt formel 32 (2) Om man enligt 32 utgaringr fraringn Fc=Fii=Fc(bull fordras att den beraumlknade saumlkerheten F9 aumlr densamma som den vid beraumlkningen av en valda Fe Man maringste daumlrfoumlr korrigera beraumlkningen tills de baringda F-vaumlrdena staumlmshymer oumlverens Genom att utfoumlra beraumlkningarna foumlr flera glidytor passar man sig fram till farligaste glidytan foumlr vilken Fcrp aumlr minimum

I i11homoge11 mark daumlr c och 4 varierar laumlngs glidytan delas glidelementet upp i lameller av vertikala element Samma metod kan sjaumllvfallet tillaumlmpas i homogen mark Naumlrmare beskrivning av c4-analys enligt lamellmetoden framgaringr av 642

42 Spiralcylindriska glidytor [6] [7]

Antagandet om spiralcylindrisk glidyteform medfoumlr vid tp-analys vissa foumlrshyenklingar

Ekvationen foumlr en logaritmisk spiral aumlr

r = r 0 exp (a tan cf) (I)

I alla punkter paring kurvan bildar radius vektor samma vinkel med kurvans normal naumlmligen vinkeln ltp1 (fig 42a) Genom att friktionen foumlrutsaumltts jaumlmnt utbildad utefter hela glidytan kommer alla jordtryckskrafter mot glidytans olika delar att garing genom spiralens pol (fig 42b) Vid en momentshyekvation kring polen behoumlver man daumlrfoumlr inte kaumlnnajordtryckets foumlrdelning utan man har endast att raumlkna med momenten av den yttre lasten och av den taumlnkta glidande massans vikt

Man vaumlljer olika glidytor och beraumlknar foumlr varje foumlrharingllandet mellan motshyharingllande och stjaumllpande moment Qr2Rr1bull Den farligaste glidytan aumlr den daumlr detta foumlrharingllande aumlr minimum

Om saumlkerheten F laumlggs paring lasten utgaringr man fraringn ej och erharingller foumlr den farligaste glidytan direkt

(2)

1744

a fgenvikl o oumlvrign laster Q1-egenvikt Q4-portryck Q1oumlverlost Q -resultnnt Q3-valtenast tmiddot-L_ 01

I middot=plusmnc-- bull Q)

u

C

QJ C

Fig 413 a-c Stnbilitetsbcrilkning av slaumlnt med cirkulilrcylindrisk glidyta enligt cf-analys a Egenvikt och oumlvriga laster b Kohcsionskrnftcr i glidytan c Effcktivkraftcr i glidytan

-~shyI~

Fig 42a och b a Logaritmisk spiral b Spiralcylindrisk glidyta

105


Om saumlkerheten Fqi laumlggs paring skjuvharingllfastheten beraumlknar man de farligaste glidytorna foumlr naringgra olika vaumlrden paring ef~ Genom interpolering mellan dessa ltp~-vaumlrden finner man det ltp~ som ger Qr2Rr1 =IDetta vaumlrde insaumltts iekv 32 (2) vilken ger saumlkerheten Fr

Foumlr att underlaumltta beraumlkningarna vilka enklast utfoumlrs grafiskt aumlr det laumlmpligt att anvaumlnda genomskinliga kurvmallar motsvarande logaritmiska spiraler med tp~ = 20 25 30 35 40 och 45deg

43 Sfaumlriska glidytor [8] Vid flera skred i lera har man iakttagit en i stort sett sfaumlrisk form paring glidshyytan Detta har lett till en vid c-analys tillaumlmplig beraumlkningsmetod som foumlrutsaumltter sfaumlrisk glidyteform

Metoden laumlmpar sig vid koncentrerad lastyta och ger daring skjuvspaumlnningen -r=0158q under lasten q kNm2 vilket kan jaumlmfoumlras med T=015lq foumlr cirkulaumlrcylindrisk glidyta under kvadratisk lastyta se 522

44 Plana glidytor I den klassiska jordtrycksteorin antas glidytorna vara plana vid baringde cshyoch 4-analys

Vid c-analys kan man med hjaumllp av tvaring plana glidytor som begraumlnsar en raquoaktivraquo och en raquopassivraquo jordkil beraumlkna skjuvspaumlnningen -r exempelvis under en laringngstraumlckt last q kNm2bull Daumlrvid erharinglls T= qy3i= 0177q1bull Detta vaumlrde skall jaumlmfoumlras med T=018lq vilket erharinglls vid stabilitetsberaumlkning med cirkulaumlrcylindriska glidytor se 521

45 Sammansatta glidytor Sammansatta glidytor kommer till anvaumlndning vid c- och cefgt-analys niir man till foumlljd av exempelvis loumlsare lager i marken kan foumlrutsaumltta att den farshyligaste glidytan faringr naringgon viss form Exempel paring slaumlntberaumlkning enligt denna metod framgaringr av 625 och 643

5 Baumlrfoumlrmaringga hos horisontell mark

51 Allmaumlnt Vid en last paring markytan av jordmassor eller liknande som vid beraumlkningarna kan taumlnkas utgoumlras av taumltt staringende punktlaster utan inboumlrdes sammanharingllshyning talar man om ytlast En form av ytlast aumlr tryckbank som anvaumlnds foumlr att stabilisera marken Foumlr att bestaumlmma jordlagrens baumlrfoumlrmaringga under ytlaster anvaumlnds glidytemetoder

Grundplattor haumlnfoumlrs inte till ytlaster eftersom sammanharingllningen i platshytan inverkar paring tryckoumlverfoumlringen mellan platta och iord Stabilitetsundershysoumlkningen utfoumlrs i detta fall med plasticitetsanalys varvid resultatet blir naringgot annorlunda aumln med glidyteberiikning Undersoumlkningen kan dock i de flesta fall utfoumlras med naringgon glidytemetod enligt 4 utan att felet blir foumlr stort

Paringlar aumlr ur stabilitetssynpunkt sett ett specialfall av djupt grundlagda plattor eller plintar De behandlas i kap 324

Foumlr samtliga i 51-54 naumlmnda laster paring lera brukar korttidsstabiliteten bli avgoumlrande till foumlljd av att - om spaumlnningen i jorden oumlkas - markens skjuvharingllfasthet vaumlxer med tiden paring grund av konsolidering Problemen behandlas daring med c-analys

Jfr kap 175

Detta foumlrutsaumltter samma skjuvshyspaumlnning i graumlnsyrnn mellan jordkilarna som i glidytorna (vilket inte aumlr fullt korrekt)

106


52 Ytlast paring lera (c-analys)

521 Laringngstraumlckt laststrimla (jfr 411)

Lasten foumlrutsaumltts ha stor utstraumlckning i sidled och marken antas vara hoshymogen (fig 521 a) Genom att saumltta det stjaumllpande momentet kring glidytans medelpunkt lika med det matharingllande momentet faringr man

T = Q(a-d)sin2 a2a2a

Maximivaumlrdet paring T erharinglls genom partiell derivering med avseende paring a och a Man finner daring a=2d och tan a=2a varav a=67deg vilket ger

(I)tmnx 0181 Q2d

eller vid jaumlmnt foumlrdelad last Q2d= q

Imax~ 018lq I (2)

Saringlunda blir [jfr ekv 32 (4))

Qun 55-rtlll = SS cFe (3)

och [jfr ekv 32 (I)]

IF~ 55 cq I (4)

Saumlkerheten vaumlljs normalt Fe= 15-20 och exceptionellt Fe= 13-15 I beraumlkningen ovan har glidytan antagits boumlrja i lastytans kant Av ekv

(1) framgaringr att glidytor som boumlrjar i olika punkter utefter lastytan aumlr lika farliga vid konstant skjuvharingllfasthet och jaumlmnt foumlrdelad last (fig 521 b) Glidytornas medelpunkt ligger paring vertikalen genom lastytans ena kant

I den punkt daumlr skjuvspaumlnningen i marken aumlr stoumlrst uppnarings skjuvharingllshyfastheten vid elastiskt tillstaringnd redan naumlr lasten paring markytan vuxit till vaumlrdet q=tcc Foumlrst vid ytterligare oumlkad last intraumlder den plasticering som foumlrutsaumltts vid glidyteberaumlkningar

Formel (2) och daumlrmed formel (4) aumlr en av geoteknikens grundekvationer Den aumlr med foumlrvaringnansvaumlrt litet fel anvaumlndbar foumlr maringnga oumlverslagsberaumlkshyningar daumlr lastfallet kan approximeras till en jaumlmnt foumlrdelad last1

Till ledning vid den praktiska tillaumlmpningen i naturlig mark - som aldrig aumlr absolut homogen - anges foumlljande regler

Skjuvharingllfasthetsparametern c boumlr vaumlljas som medelvaumlrdet av lerans odraumlshynerade skjuvharingllfasthet laumlngs paring foumlrsoumlk inlagda glidytor under lasten ned intill ett djup av 07B eller mindre daumlr B aumlr lastbredden Foumlrekommer naringgot lager med utpraumlglat laringg skjuvharingllfasthet inom djupet 07-15B under lastytan boumlr man i staumlllet undersoumlka djupare glidytor Finns sprickor i torrskorpan boumlr skjuvharingllfastheten laumlngs denna del av glidytan foumlrsummas

522 Last med begraumlnsad utstraumlckning (jfr 43)

Vid last med begraumlnsad utstraumlckning kan man anta att glidytan foumlrutom av en cirkulaumlrcylindrisk del aumlven utgoumlrs av ett vertikalt cirkelsegment vid varshydera aumlnden av lastytan (fig 522) Daring emellertid alla glidytor parallella med en sida enligt fig 521 b aumlr lika farliga vid laringngstraumlckt last paring mark med konstant skjuvharingllfasthet inses att de farligaste glidytorna vid beshygraumlnsad last aumlr de naumlrmast kanten (motsvarande tex den foumlr -r1 i fig 521 b) daumlrfoumlr att cirkelsegmentens inverkan daring aumlr minst

Vanligen aumlr dock skjuvharingllfastheten i marken inte konstant I torrskorshypan aumlr den ofta houmlgre aumln laumlngre ned i marken Glidytan med laumlgsta medel-

b a-a

~w

Z-1 -rrtJbull r-Ibull-018 middotsd Fig 521 n och b Laringngstriickt lastshystrimla paring horisontell homogen lermark a Pri 1cipskiss b Vid jaumlmnt foumlrdelad last ilr alla glidshyytor med medelpunkten paring vertishykalen genom lastytans ena kant lika farliga

1 Koefficienten i formeln kan variera naringgot beroende paring haumlrshyledningssaumlttet (exempelvis 514 enligt Prandtl och 57 enligt Tershyzaghi mot 55 i ekv (3))

Fig 522 Rektangulaumlr lnstyta paring horisontell homogen lermark

107


skjuvharingllfastheten garingr daring ofta saring djupt att den stabiliserande inverkan av skjuvharingllfastheten i sidoytorna (cirkelsegmenten) aumlr av betydelse

Enligt [9] modifieras formel 521 (2) genom sidoytornas inverkan till

r~018q(l +02BL) (I)

Formeln gaumlller endast foumlr BJL 1 dvs foumlr utglidning under en laringngsida Foumlr det gynnsammare fallet att utglidning endast kan ske under en kortsida blir BLgt 1 varvid beraumlkningen kan utfoumlras enligt [10]

Enligt formel (1) blir -r=015Iq foumlr en krndratisk lastyta (daumlr BL= 1) vilket kan jaumlmfoumlras med -r= 01 Slq foumlr laringngstraumlckt last (se 521)

523 Inverkan av fasta bottnens laumlge (34]

Ovan har foumlrutsatts att djupet till fast botten (eller till fastare marklager) varit saring stort att dennas laumlge inte inverkat paring glidytans utformning Glidshyytans stoumlrsta djup aumlr haumlrvid 132d vid a=67deg (med beteckningar enligt fig 521 a)

Om djupet till fast botten aumlr mindre aumln 132d kommer glidytan att raquopresshysasraquo upparingt varvid stabiliteten foumlrbaumlttras och de ovan haumlrledda formlerna inte gaumlller Beraumlkningar med haumlnsyn till fasta bottens laumlge underlaumlttas av diagram [1 I]

53 Tryckbankar paring lera (c-analys)

531 Princip [36]

Principen foumlr markstabilisering med tryckbank framgaringr av fig 531 Markshylasten - vanligen en vaumlgbank - utgoumlr q1 kNm2 i form av en laringngstraumlckt laststrimla Enligt formel 521 (2) blir daring skjuvspaumlnningen utan tryckbank (glidyta 1)

-r1 = 0181q1

Med tryckbank (glidyta 2) med vikten q2 kNm2 minskar skjuvspaumlnningen till

T2 = 018J(ql -q2)

Tryckbanken ger samtidigt (vid glidyta 3) upphov till skjuvspaumlnningen

Ta= 0181q

532 Dimensionering paring mark med konstant skjuvharingllfasthet

Om 2-rtm i-r1 gt-rtm (Tt1n =cfFc enligt ekv 32 (4)) dimensioneras tryckshybankarnas tjocklek saring att -r2 -ruu varvid aumlven -r3lt-ruumiddot Om -r1gt 2-ru11 blir daumlremot T3gtTun och de primaumlra tryckbankarna maringste stabiliseras med utanfoumlrliggande sekundaumlra tryckbankar I saring fall aumlr ofta andra foumlrsWrkshyningsaringtgaumlrder saringsom paringlning att foumlredra

De erforderliga tryckbanksbredderna bestaumlms av bl a djupet till fastare lager (se fig 532) Beraumlkningarna kan utfoumlras paring vanligt saumltt genom att det stjaumllpande momentet saumltts lika med det motharingllande Detta fordrar emellershytid ett omfattande passningsarbete varfoumlr beraumlkningarna brukar utfoumlras med hjaumllp av uppgjorda diagram [11] Vid homogen lera med horisontell markyta blir daumlrvid tryckbankarnas kroumln horisontella

I

Jfr kap Jordfoumlrstaumlrkning hd Arbetsteknik

Fig 531 Markfoumlrstiirkning med tryckbank paring homogen lera Principskiss

Fig 532 Inverkan av fast botten vid tryckbank paring homogen lera

108


533 Dimensionering paring mark med nedaringt tilltagande skjuvharingllfasthet

Naumlr markens skjuvharingllfasthet tilltar med djupet saringsom ofta aumlr fallet i norshymalt konsoliderande leror utan utpraumlglad torrskorpa aumlr ovannaumlmnda dishymensioneringsdiagram endast delvis tillaumlmpliga Beraumlkningarna kan daring i staumlllet utfoumlras enligt [12] Enligt detta dimensioneringsfoumlrfarande spetsas tryckbankarnas tjocklek ut till noll vid kanterna (fig 533)

Med haumlnsyn till kostnaderna foumlr markloumlsen kan det dock i praktiken vara laumlmpligt att kapa tryckbankernas spets och i staumlllet oumlka massorna paring tryckshybankarnas kvarvarande yttre del

54 Grundplattor

541 Allmaumlnt [13] [14]

Foumlr beraumlkning av baumlrfoumlrmaringgan hos plattor i slaumlnt haumlnvisas till [15] och 4 Det aumlr att observera att framstaumlllningen avser brottproblem och inte deshy

formationsproblem vilka senare behandlas i kap 173 och kap 323 Jfr aumlven kap 172

I begreppet grundplatta innefattas nedan saringdana grundkonstruktioner som plattor plintar och fundament

En grundplattas baumlrfoumlrmaringga brukar definieras som den maximilast marshyken under plattan kan uppta I last-saumlttningskurvor av typ a eller b enligt fig 541 anges denna last av maximivaumlrdet paring lasten I de fall daring kurvan inte naringr naringgot maximum c i fig 541 faringr baumlrfoumlrmaringgan bedoumlmas med haumlnsyn till de tillaringtna saumlttningarna Exempelvis kan Jast-saumlttningsfoumlrlopp av typ a intraumlffa vid last paring fast lagrad sand och av typ c vid last paring loumlst lagrad sand

Baumlrfoumlrmaringgan beror av bl a grundplattans storlek form och djup under omgivande markyta av lastens riktning och excentricitet samt av grundvatshytenytans laumlge Baumlrfoumlrmaringgan kan i princip bestaumlmmas genom stabilitetsanashylys men denna ersaumltts vid praktisk tillaumlmpning och enkla lastfull av formler som haumlrletts med utgaringngspunkt fraringn glidyte- och plasticitetsbetrakshytelser Formlerna gaumlller i princip endast foumlr horisontell mark men kan aumlven tillaumlmpas daring det aumlr maringttliga houmljdskillnader mellan marknivaringerna paring oumlmse sidor om plattan om man tar haumlnsyn till inverkande jordtrycks saringvaumll horishysontal- som vertikalkomposant (jfr fig 543 b) Approximativt gaumlller foumlr laringngshystraumlckt platta paring markytan eller paring litet djup

(I)

= medelgrundtryck vid brott C = skjuvharingllfasthetsparameter q = last paring grundlaumlggningsnivaringn invid plattan (foumlr D lt B

inkluderas vikten av ovanliggande jord y 1gD enligt fig 543 a)

y2 = jordens effektiva densitet1 under grundlaumlggningsnivaringn D = grundlaumlggningsdjup B = plattbrcdd Nc Nq och Ny= faktorer som beror paring markens skjuvharingllfasthetsparashy

meter ef

542 Baumlrfoumlrmaringga paring lera (c-analys) [9] [13] [16]

Foumlr cfo=O och centrisk last gaumlller i formel 541 (1) att Nq= I och Ny=O varfoumlr a1=Ncc+q

Tar man haumlnsyn till astplattans form och grundlaumlggningsdjup erharinglls enligt [9] och [13] foumlr vertikal Jast approximativt

Fig 533 Markfoumlrstiirkning med tryckbank paring lera med nedaringt tilltagande skjuvharingllfasthet Principskiss

Belastning

~shy I I I I I I I I I I

a b Fig 541 Samband mellan bebull lastning och saumlttning foumlr grundshyplattor

1 Med effektiv densitet avses denbull sitet med hiinsyn tagen till grundbull vattenytans liige dvs y ovan vatbull ten och y under enligt 171 232

c

109

Avd 17 Geoteknik

a b

(I)am = 5(1 +02DB)(1 +02BL)cFc+Y1 CD

daumlr am = tillaringtligt vertikalt medelgrundtryck (kNm2)

D = djupet fraringn laumlgsta markyta till grundlaumlggningsnivaringn (m) B = grundplattans bredd (m) L = grundplattans laumlngd (m) F = saumlkerhet med avseende paring markens skjuvharingllfasthet (normalt

Fc=20-30 exceptionellt Fe= 15-25) Y = jordens effektiva densitet ovan grundlaumlggningsnivaringn (tm3

)

Graumlnsvillkor

OltDJB25 OltBJLlt 10

Foumlr DB gt 25 saumltts (1 +02DB) = 15

Vid lutande last kan beraumlkningarna modifieras enligt [27] Om sidolasten aumlr stor kan glidning intraumlffa laumlngs plattans underkant Ju mer lasten lutar desto grundare blir glidytan tills plattan glider paring underlaget

Vid excentrisk last erharinglls det tillaringtliga grundtrycket approximativt om man under grundplattan raumlknar med en nyttig lastyta vilken bestaumlms saring att den paringverkas centriskt av lastresultanten (fig 542b)

543 Baumlrfoumlrmaringga paring sand (f-analys) [2] [13]

Foumlr c=O och centrisk last foumlrenklas formel 541 (1) till

(I)0-1= Nqq+NyYzgB2

Infoumlrs korrektionsfaktorer foumlr grundaumlggningsdjup och plauans form faringr man foumlr vertikal celllrisk last

(2)

a b

(fz) H

Hiig~ta grundwthn

1745

Fig 542a och b Grundplatta paring lera a Markgenombrott under silo som grundlagts paring platta b Nyttig Jastyta vid olika laumlge paring lastresultanten

Fig 543 a och b Grundplatta paring sand a Principskiss b Baumlrigshyhetsfaktorer N q och Ny

8

110

Kap 174 Stabilitets~ och brottproblern 1745 De nya baumlrighetsfaktorerna blir enligt [27] emellertid komplicerade och

faringr foumlljande form 0 6

N~N[1+(02+tandegq)BLJ[l+035(BD+ bull (3)ql)]q n l+7tan1 n

N =Nyfl - M02 + tandeg ef~) BL] (4)

daumlr Om = tillaringtligt medelgrundtryck (kNm2)

N N = dimensionsloumlsa baumlrighetsfaktorer daumlr Nq och Ny erharinglls ur q fig 543 b foumlr olika vaumlrden paring tan ef~ = tan ef F9F = saumlkerhet med avseende paring markens skjuvharingllfasthet (sauml-

kerheten vaumlljs normalt Frp= 13-17 exceptionellt Fp= 12-15)

y 1 = jordens effektiva densitet ovan grundlaumlggningsnivaringn (tm3)

y 2 =jordens effektiva densitet under grundlaumlggningsnivaumln (intill djupet 2B) (tm3)

B = grundplattans bredd (m) L = grundplattans laumlngd (m) D = djupet fraringn markytan till grundlaumlggningsnivaringn (m)

Vid lutande last kan beraumlkningarna modifieras enligt [27] Daumlr anges ockshysaring diagram oumlver korrektionsfaktorerna foumlr grundlaumlggningsdjup och plattans form Om sidolasten aumlr stor uppkommer risk foumlr glidning laumlngs plattans underkant Ju mer lasten lutar desto grundare blir glidytan tills plattan glider paring underlaget

Med haumlnsyn till deformationerna boumlr grundtrycken dessutom normalt inte oumlverstiga vissa erfarenhetsvaumlrden Plattgrundlaumlggning boumlr inte heller anvaumlndas paring mycket loumlst lagrat material daring skakningar fraringn exempelvis trafik eller framtida paringlningsarbeten i naumlrheten kan ge upphov till saumlttningar

Vid excellfrisk last erharinglls paring samma saumltt som angetts i 542 tillaringtligt grundtryck approximativt om man raumlknar med en nyttig lastyta vilken bestaumlms saring att den paringverkas centriskt av lastresultanten (fig 542 b)

Inverkan av grundvattenstaringnd

I friktionsjord minskar en plattas baumlrfoumlrmaringga vid houmlgt grundvattenstaringnd vartill haumlnsyn tas genom att densiteternay1 ochy2 reducerasundervatten tilly och y enligt 171 232

Svensk Byggnorm [31]

Foumlr vertikal centrisk last anger Svensk Byggnorm 1967 en naumlrmeformcl som tar haumlnsyn till grundplattans form och aumlr uppbyggd paring samma saumltt som formel 543 (2) enligt foumlljande am ~ BN(l - B3L) (2)

daumlr Om = tillaringtligt vertikalt mcdelgrundtryck vid trefaldig saumlkerhet mot brott N = baumlrighetsfaktor som beror paring grundlaumlggningsdjup djup till grundshy

vattenyta och lagringsWthet B = grundplattans bredd L = grundplattans laumlngd

Det tillaringtna medelgrundtrycket faringr dessutom inte oumlverstiga vissa maximishyvaumlrden

I sjaumllva verket bestaumlms vHlkoren foumlr tillaringtligt medelgrundtryck av haumlnsyn dels till risken foumlr markgenombrott dels till risken foumlr skadliga saumlttningar saringsom framgaringr av kap 322 13

Tumregel foumlr vertikal last

Om grundvattennivaringn ligger paring stoumlrre djup aumln 2B kan man foumlr laringngstraumlckt platta paring markytan foumlr oumlverslagsberaumlkningar tillaringta ett medeltryck utshytryckt i kNm2

lika med 150 ggr plattans bredd B uttryckt i meter Foumlr kvadratisk platta blir motsvarande vaumlrde 100 ggr plattbredden

So 322 3

111

Avd 17 Geoteknik

6 Slaumlnter

61 Allmaumlnt Foumlr slaumlnter i sand och lera raringder helt olika stabilitetsbetingelser I lera kan en slaumlnt intill en viss begraumlnsad houmljd vara stabil i vilken lutning som helst I sand staringr en slaumlnt daumlremot till obegraumlnsad houmljd foumlrutsatt att lutshyningsvinkeln aumlr mindre aumln materialets rasvinkel1

Saumlkerhetsfaktorn faringr ocksaring olika inneboumlrd foumlr dessa tvaring slaumlnttyper I lera utsaumlger saumlkerheten Fe= 1 att risken foumlr djupgripande skred2 laumlngs farshyligaste glidyta kan vara oumlverhaumlngande medan motsvarande saumlkerhet Fq= 1 i sand innebaumlr att enstaka korn eller jordfJak i slaumlntytan kan komma i roumlrelse

62 Korttidsstabilitet i lera (c-analys)

621 Enkel slaumlnt [4] [5] (jfr 411)

Foumlr en enkel slaumlnt i homogen vattenmaumlttad lera (utan uppsprucken torrshyskorpa) kan saumlkerheten Fe uttryckas

Fe= N0 cgyH (1)

daumlr stabilitetsfaktorn N0 och glidytans laumlge enligt [4] erharinglls ur fig 621 Saumlkerheten vaumlljs normalt Fe= 15-20 och exceptionellt Fe= 13-15

Av fig 621 framgaringr att foumlr slaumlntlutning stoumlrre aumln 60deg garingr den farligaste glidytan genom slaumlnttaringn och N0 beror endast paring siintlutningen Foumlr vertikal slaumlnt erharinglls

Fe= 383cgyH eller cFc =7 =026 gyH

1746

1 Rasvinken =friktionsvinken foumlr loumlst lagrat material bull Med skred brukar man avse en roumlrelse daumlr gidkroppen i stort glider utan alt de enskilda korshynen inom glidkroppcn aumlndrar sitt laumlge i foumlrharingllande till varshyandra (t ex i lera) Med ras avshyses en roumlrelse daumlr kornen inte bibeharingller sitt laumlge i foumlrharingllande till varandra oehdaumlr naringgon egentshylig glidkropp inte uppstaringr (tex i sand)

E -E41-+-+-+-l--l--l~C-I 0 ru

- 3--t-++-0

=e g 2middot

C Fig 621 Enkel o lerslaumlnt enligt cshyanalys a Stabishylitetsfaktor N 0bull b a0 och b0 foumlr farshyligaste glidyta [4]

112


Foumlr slaumlnter med flackare lutning aumln 60deg kan den farligaste glidytan skaumlra upp i antingen basplanet slaumlnttaringn eller slaumlnten beroende paring slaumlntlutningen och fasta bottens laumlge

Om lutningsvinkeln aumlr mindre aumln 53deg och fast botten ligger mycket djupt kommer den farligaste glidytan att garing mycket djupt Rotationscentrum ligger paring en vertikal genom slaumlntens mittpunkt lastfallet naumlrmar sig fig 521 b och

Fe= 553cgyHeller1=0181 gyH

Vid last paring slaumlntkroumlnet maringste man undersoumlka vilken glidyta som blir far~ Jigast antingen en lokal glidyta intill lasten eller en djup glidyta

Foumlrekommer uppsprucken torrskorpa utfoumlrs beraumlkningen enligt 624 Foumlr det fa11 att leran har en viss kohesion i markytan och skjuvharingllfastheten oumlkar raumltlinigt med djupet underlaumlttas stabilitetsberaumlkningarna av data~ beraumlknade diagram enligt [30]

622 Delvis vattendraumlnkt slaumlnt

Vattendraumlnkning helt eller delvis av en vattenmaumlttad lerslaumlnt medfoumlr ingen aumlndring av lerans densitet Genom vattenlasten paring slaumlntens nedre del erharinglls dock alltid en stabilitetsfoumlrbaumlttring

I fig 622 antas leran vara vattenmaumlttad oumlver hela profilen oberoende av vattenstaringndet Under saringdana foumlrharingllanden erharingls siikerhetsfaktorn enligt [4] ur formeln

Fc=microwNocg(yH-ywHw) (1)

daumlr microw=rcduktionsfaktor enligt fig 622 och N0 =stabilitetsfaktor enligt fig 621t(I fig 622 avser kurvorna P=45deg-90deg taringcirklar och kurvorna d= 05-20 bascirklar jfr fig 621 a)

Saumlkerheten vauml]js normalt Fe= 15-20 och exceptionellt Fe= 13-15

02 OA 06 08 10 foumlrh511onde HwH

Exempel En 30deg slaumlnt av vattenmaumlttad lera med H=75 m D=50 m y= 18 tm3 och c=20 kNm2 aumlr delvis vattendraumlnkt Vattendjupet Hw varierar mellan 60 och 40 m oumlver slaumlnttaringn Saumlkerhetsfaktorn bestaumlms

d-DH- 5075-067

Houmlg11atte11staring11d Ur fig 621 erharinglls N0 =60 HwfH=6075=0S0 Ur fig 522 erharinglls microw=096 Ur formel (I) erharinglls

F - 096middot60middot20g(l8middot75-60)- 157

Laringgvattenstaringnd N0 = 60 HwfH=4075=053 ger microw=093

Fe= 093middot60middot20g (18middot75-40) = 120

Under en gradvis saumlnkning av vattenstaringndet fraringn helt vattendraumlnkt till helt torrlagd slaumlnt minskar saumlkcrhetsfaktorn snabbare i boumlrjan aumln i slutet huvudsakligen beroende paring att det stabiliserande vattentrycket minskar proportionellt mot kvadraten paring vattendjupet Den procentuella saumlkerhetsminskningen under vattenstaringndssaumlnkning laumlngs den oumlversta slaumlnt-

1746

Fig 622 Delvis vattendraumlnkt lerslaumlnt enligt cbullanalys Redukshytionsfaktor Pw [4]


Avd 17 Geoteknik

halvan aumlr daumlrfoumlr fyra till sex garingnger saring stor som saumlkerhetsminskningen laumlngs den nedre Paring motsvarande saumltt leder en vattenstaringndshoumljning till stoumlrre saumlkerhetsfoumlrbaumlttring ju houmlgre begynnelsevattenstaringndet aumlr

623 Slaumlnt med stor laumlngd i lutningsriktningen

Fig 623 a visar en slaumlnt med stor utstraumlckning i lutningsriktningen En saringdan slaumlnt kan visa sig instabil aumlven om lutningen i och foumlr sig aumlr relativt liten Paring grund av slaumlntens stora laumlngd kan man saumltta Pu=Pouml och faringr saumlkershyheten

Fe= cgyD sin J cos fJ (I)

Oumlnskvaumlrd saumlkerhet normalt Fe= 15-20 och exceptionellt Fe= 13-15 Om markytans lutning skrivs 1 n erharingils

Fe= (cgyD) f(I + n2)n]R cngyD (2)

Exempel Vid slaumlntlutningen I n= 1 10 c= 10 kNm djupet till fast botten D = 5 m och densiteten y = 17 tm3 erharinglls

Fe= 10middot10gl7middot5= 120

Vid det i fig 623 b visade exemplet paring laringngstraumlckt glidyta lutade marken endast naringgon procent ned mot aringn

Fig 623 b Skred i kra vid Svaumlrta aumlr 1938

624 Oregelbunden slaumlnt cirkulaumlrcylindrisk glidyta (jfr 411)

I de fall daring lastfiguren aumlr oregelbunden eller leran inhomogen kan man inte tillaumlmpa naringgon av ovannaumlmnda beraumlkningsmetoder Ett saumltt aumlr daring att anvaumlnda cirkulaumlrcyJindriska glidytor och dela upp glidkroppen i lameller paring saringdant saumltt att yttre lasten och lerans skjuvharingllfasthet inom varje lamell kan anses konstant Beraumlkningen av saumlkerheten Fe framgaringr av fig 624a [2]

1746

Fig 623a Lerslaumlnt med stor laumlngd i lutningsriktningen enshyligt c-analys

Lnmell 0TI Ll W Lnme delvi~ under LLW lamell htlt under ll

l 1

H

tQ~ lorn~ll~ikt inku5ive las~n 11Q~ybull1bullgbullq)middotlx+P tQ~ybullZ1bullg+ybullz2-r1bullr)tix+P tQfztbullXJ Pcthr~tmshy p ~ybullzbullgbull9+Ytx p izrgbullybullz2g+i+Ptx p~yzbullgdnn)

u ~rwbullybullg tt YwmiddotHwmiddot9 Um Ywbullflwbullg

Fig 624a Stabilitetsberaumlkning av oregelbunden lerslaumlnt Fig 624b Vertikaltryck och portryck foumlr olika lameller i enligt c-analys (Ha=moment av horisontalkraft tex jordshy fig 624a [21tryck eller vattentryck i spricka) [2J Jfr ekv 411 (2)

14

Kap 174 StabilitetsM och brottproblem 1746

Lamell Stjaumllpande moment Motharinglhlnde moment ilQ X ilQgt c il ctI

nr kNm m kNmm kNm m kNm

I 34 110 374 30 13 390 2 270 89 2402 32 42 1344 3 277 57 1 578 38 36 1370 4 208 23 488 34 33 ll20 5 86 -02 -17 30 35 1050

C 4 825 C 5274

Hga~0BmiddotgmiddotB9- 70kNmm

C 4895 kNmm REc6I= 7 780 kNmm

Saumlkerhetsfoktor Fe= 1 7804 895= l59

Meter 0 S 0 J-~ middot~bull middot -LL

Fig 624c Exempel paring stabilitetsberlikning av lerslaumlnt med cirkuiircylindrisk glidyta och e-anulys [2]

Av fig 624b framgaringr hur vertikaltrycket p och portrycket u erharinglls foumlr olika lameller i fig 624a (Tillaumlmpningsexempel haumlrparing framgaringr av 642 och 643)

Ett exempel paring beraumlkning enligt formeln i fig 624a framgaringr av fig 624c Saumlkerhetsfaktorn Fe har daumlr beraumlknats foumlr ett antal cirkulaumlrcylindriska glidshyytor med olika centrum och med utgaringngspunkt fraumln slaumlntfoten Man kan naumlmligen foumlrutsaumltta att den farligaste glidytan i detta fall garingr genom denna punkt daring djupare glidytor ger stoumlrre saumlkerhet naumlr skjuvharingllfastheten som haumlr tilltar med djupet Med ledning av provberaumlkningarna har de streckade kurvorna dragits genom punkter med samma saumlkerhet Den visade beraumlkM ningen avser den farligaste glidytan

625 Oregelbunden slaumlnt sammansatt glidyta

Foumlrekomst av utpraumlglat loumlsa jordlager eller berg goumlr det ibland noumldvaumlndigl att raumlkna med sammansatta glidytor Foumlr en glidyta av godtycklig form erharinglls saumlkerheten genom projicering av paringdrivande och motharingllande krafter Enligt [21 erharinglls Fe ur fig 625 a daumlr beteckningarna aumlr desamma som i fig 624a Korrektionsfaktorn fo i fig 625a tar haumlnsyn till de vertikala skjuvM spaumlnningarna mellan lamellerna

Ett exempel paring beraumlkning enligt formeln i fig 625a framgaringr av fig 625b

IJJll F fr coscc

C omiddot IllQmiddottllna+H H

Fig 625 a Stabilitetsbcrikning av oregelbunden lerslaumlnt med sammansatt glidyta och e-analys 12]

115


Utgaringngsvaumlrden Beraumlkning Lamell tan n cos laquo tQ 6l c 6 Qtana tlccos

kNm m kNm~ kNm kNm i

-- I 100 071 211 575 37 2110 2990 2 061 085 228 350 22 1389 906 3 039 093 228 325 22 890 770 4 033 0 95 269 420 22 887 972 5 025 097 164 310 22 410 705

Meler 6 -0IO 099 102 325 29 -102 955 0 S E=5584 729JJ=-middotdmiddotd-middotplusmndbull-~~

Daring dL 012 farings av fig 62Sa foumlr ))ef= Q))

fo= 107 dvs Fc- I07 middot7293(5584+7) I38

Fig 625b Exempel paring stabilitctsberaumlkning av lerslaumlnt med sammansatt glidyta och c-analys [2]

63 Stabilitet i sand (p-analys)

631 Enkel slaumlnt

Saumlkerheten foumlr en homogen slaumlnt i friktionsjord erharinglls enligt

Ft ~tnn fitnn P I)

daumlr q -friktionsvinkel i marken (rasvinkeln se not 61) tan fJ = slaumlntlutning

Oumlnskvaumlrd saumlkerhet normalt Frp= 11-15 och exceptionellt Ftp= l0-13 Aumlven ren friktionsjord kan ovan vatten faring en viss kohcsion tack vare kapillariteten vilket torde vara orsaken till att de norrlandska niporna aumlven i partier med ren mo kan staring vertikala till avsevaumlrd houmljd Undervattenslaumlnter av sand och grus samt utfyllda stentippar aumlr exempel paring slaumlnter av friktionsshymaterial


Medan vattendraumlnkning helt eller delvis av en lerslaumlnt foumlrbaumlttrar stabilishyteten medfoumlr motsvarande vattendraumlnkning i friktionsjord en stabilitetsshyfoumlrsaumlmring Det ogynnsammaste vattenstaringndslilget brukar intraumlffa ungefaumlr niir vattenytan skaumlr slaumlntmitten

Vattendraumlnkningen har i praktiken ogynnsam effekt paring tvaring saumltt Dels eliminerar vattcnstaringndshoumljningen den av kapillariteten foumlrorsakade koheshysionen i slaumlntens nederdel dels intraumlder en rent statisk stabilitetsfoumlrsaumlmring genom att egenviktsresultantcn flyttas laumlngre ut fraringn rotationscentrum StabHitetsberaumlkning kan utfoumlras enligt 412 eller 42 Vattcnstaumlndshoumljshyningens skredutloumlsandc effekt har aktualitet vid vattenkraftutbyggnad i aumllvar med houmlga nipor Dessa har saring smaringningom staumlllt in sig med en saumlkershyhetsfaktor som obetydligt oumlverskrider F= 10 En stabilitetsfoumlrsaumlmring med naringgra procent till foumlljd av daumlmning aumlr daring tillraumlcklig foumlr att utloumlsa omshyfattande skred (se fig 632) Fullgod slaumlntfoumlrstaumlrkning kan utfoumlras med tryckshy Fig 632 Nipor vid Indalsaumllvcnbankar av erosionssaumlkert material upp till vattenytan Bankarna dimenshy vilka rasat till foumlljd av uppdaumlmshysioneras daring saring att saumlkerheten genom bankutfyllningen aringterfoumlrs till eller ning

naringgot oumlver den saumlkerhet Fip = 10 som antas har raringtt foumlre uppdaumlmningen Till foumlljd av massornas omfaringng kan emellertid kostnaden foumlr saringdana bankar bli avsevaumlrda

Foumlr en helt vattendraumlnkt slaumlnt gaumlller samma stabilitetsfoumlrutsaumlttningar och samma friktionsvinkel som foumlr motsvarande slaumlnt av rent friktionsshymaterial ovan vatten

116


633 Slaumlnt med grundvattenstroumlm

En grundvattenstroumlm i riktning mot eller parallellt med slaumlntytan foumlrsaumlmrar slaumln tsta bili te ten

Om grundvattenstroumlmmens yta foumlljer slaumlntytan erharinglls

F - [y(1 +y1](tan gtan JJ (I)

daumlr y = markens densitet under vatten (tm3) och oumlvriga beteckningar som i formel 631 (1)

Vid y = l tma gaumlller exempelvis att en sWnt med f = 37deg som normalt kan staring i slaumlntlutning 1 13 under inverkan av grundvattenstroumlmmen flyter ut till I 26

Tumregel En slaumlnt i vilken en grundvattenstroumlm mynnar staumlller in sig i en lutningsshyvinkel som aumlr haumllften av rasvinkcln foumlr samma slaumlnt i torrt tillstaringnd

Grundvattenstroumlmmar av liknande slag uppkommer vid hastig saumlnkning av vattenstaringndet invid en slaumlnt eller genom haumlftiga regn Foumlr att stabilishysera en hotad slaumlnt kan man minska slaumlntlutningen eller laumlgga paring ett mer genomslaumlppligt ytlager i vilket vattnet omedelbart kan sjunka undan

64 Stabilitet enligt c4gt-analys

De viktigaste anvaumlndningsomraringdena foumlr cltp-analys aumlr vid problem beshytraumlffande lerslaumlnters laringngtidsstabilitet och taumltjordsfyllningars slaumlntstabilitet (vanligen jorddammars stabilitet)

641 Enkel slaumlnt

Beraumlkningen kan utfoumlras antingen enligt friktionscirkelmetoden som beshyskrivs i 413 eller enligt metoden foumlr oregelbunden slaumlnt enligt 642

642 Oregelbunden slaumlnt cirkulaumlrcylindrisk glidyta [2] [17] (jfr 413)

Glidkroppen delas upp i lameller av verlikala element daumlr foumlr varje eleshyment skjuvharingllfasthetsparametrarna c och ltp betraktas som konstanta laumlngs elementets glidytedel Om lamellbredderna vaumlljs lika kan beraumlkningen underlaumlttas av uppgjorda diagram Saumlkerheten Fep beraumlknas ur den inramade formeln i fig 642 Den i formeln ingaringende faktorn

ma =cos IX (l + tan IX tan efFe) (I)

kan erharingllas direkt ur diagrammet i fig 642 Eftersom saumlkerhetsfaktorn Fe ingaringr i mc maringste man foumlrst anta ett vaumlrde paring Fcp och sedan korrigera beraumlkshyningen tills antagna och beraumlknade saumlkerheter oumlverensstaumlmmer Saumlkerheten vaumlljs normalt Fcrt = 14-16 och exceptionellt Fcrt = 11-15

Ett exempel paring beraumlkning av schaktslaumlnt haumlmtat ur [2] framgaringr av fig 642 I detta exempel har antagits att grundvattnets nivaring i respektive vershytikal motsvarar den brutna linjen ABC eftersom grundvattenstaringndet foumlre schaktningen laringg paring nivaringn AB Ett saringdant foumlrenklat antagande aumlr i regel paring saumlkra sidan naumlr det gaumlller laringngtidsstabilitet

1746

Se kap 177

117

Avd 17 Geoteknik 1746 158bull

c+(p-u)tont maFcrp ~~~pc~a~-

Meler u151-0++~-o~sr-r---o+-F~Lrc-iYr~~-ft~~~0 5 10 lffmiddotmiddot-bull-1-1---)- ~ 13 1-1-+--l--lshy

E Se tobel ~ -

-1os---t-_-rt-H= ~ 0 -laquo-C717f=T jo1 ---middot-a

- middot1 -~c~++-05 -40deg -30bull -20

Utgaringngsvaumlrden Be~aumlkning p psm a c +(p-11)tun f [c +(p-u)tan ltJ)lmaLamell a sinlaquo a kNm kNm~ kNm kNm2 Fcq=14 kNm

I 46 0719 78 ~ 0 561 513 091 565 2 34 0559 127 37 710 563 100 563 3 22 0375 138 62 518 504 J04 484 4 10 0174 128 66 223 444 103 431 5 -I -0018 96 49 -17 380 099 383 6 -Il -0191 47 24 -90 278 092 302

r 1905 kNmt E 2728 kNm1

Fig 642 Exempel paring stabilitetsberiikning av ersliint med cirkuaumlrcylindrisk glidyta och c0-analys f2J Betraumlffande p 11

och laquo se fig 624a och b


Vid lika lamellbredder beraumlknar man enligt [2] saumlkerheten Felt ur den inshyramade formeln i fig 643 Den i formeln ingaringende faktorn

Ila =cos2 o (1 + tan o tan effFcq) (1)

kan erharingllas direkt ur diagrammet i fig 643 Liksom enligt formel i fig 642 maringste man foumlrst anta ett vaumlrde paring Fcrp

och sedan korrigera beraumlkningen tills antagen och beraumlknad saumlkerhet oumlverensstaumlmmer

Ett exempel paring beraumlkningen av en naturlig aumllvslaumlnt framgaringr av fig 643 Portrycket naumlra bergytan och i glidytans oumlvre del har daumlrvid antagits mot~ svara den streckprickade linjen

644 Jorddammsslaumlnt

Slaumlntstabiliteten foumlr jorddammar erbjuder speciella problem huvudsakshyligen som foumlljd av portryck i taumltjordsfyllningen under byggnadsstadiet och vid hastiga vattenstaringndssaumlnkningar samt som foumlljd av stroumlmningstryck vid stationaumlrt houmlgvattenstaringnd i dammagasinet Taumltjorden i en damm inneshyharingller naumlstan alltid luft vilket komplicerar beraumlkningarna

De lastfall som brukar laumlggas till grund foumlr dimensionering av en damm aumlr foumlljande

1 uppstroumlms- och nedstroumlmsslaumlnterna under arbetstiden med daring raringdande maximala portryck

2 nedstroumlmsslaumlnten efter foumlrsta uppdaumlmningen med daring kvarstaringende portryck samt stroumlmningstryck

118

Kap 174 StabilitetsR och brottproblem 1746

Ibull11~u)t~n11

Fc~ 9 fo jpiuna

t-ttir

0 -~ U1bullltJ1ilt0To

Beraumlkning c +(p-u) [c+(p-11) Lamell laquo0 Ian laquo c tan ef ptan a tmltJ rnnf]11XUtgaringngsvaumlrdcn

p kNm2

kNm kNm kNm kNm~ kNm

I 58 1600 355 ~o 0 076 568 270 051 529 2 44 0966 695 200 13 061 672 432 072 600 3 295 0566 775 370 13 061 438 377 094 401 4 205 0374 670 330 13 061 250 337 101 334 5 150 0268 540 215 13 061 145 328 104 315 6 95 0167 355 85 13 061 59 295 104 284 7 35 0061 225 20 13 061 14 255 102 250 8 -120 -0213 95 ~o 13 061 -20 188 087 216

E=2126 E=2929

Pllhoumljdsroumlrharingllandet dL= 017 varvidfo 1065 enligt fis 625a Daring blir Fc(J= 1065 middot 29292126= 147

Pig 643 Exempel paring stabilitetsberaumlkning av naturlig lerslaumlnt med sammansatt glidyta och cltgtbullanalys [2]o=korrektionsR faktor enligt fig 625a Betraumlffande p u och a se rig 624a och b

3 nedstroumlmsslaumlnten efter laringngvarig uppdaumlmning med daring uppkomna maximala stroumlmningstryck

4 uppstroumlmsslaumlnten vid hastig vattenstaringndssaumlnkning (katastroftappning) med daring uppkommande maximala portryck

Betraumlffande beraumlkningsfoumlrfarandet i oumlvrigt haumlnvisas till [17] [18] (19] 33]

65 Saumlkerhetsbegreppet foumlr naturliga lerslaumlnter [25] [26] [29]

Med nu tillgaumlngliga metoder aumlr det inte moumljligt att tillfredsstaumlllande saumlkert foumlrutsaumlga om ett litet lokalt skred kan utvecklas till katastrofal omfattning

Stabiliteten hos normalkonsoliderad lera i svenska aumllvdalar undersoumlks vanR ligen genom cbullanalys trots att denna metod i foumlrsta hand aumlr tillaumlmplig foumlr beraumlkning av korttidsstabilitet Stora skred brukar naumlmligen utloumlsas av mindre utglidningar och de snabba spaumlnningsaumlndringar som daring uppkomshymer kan aringterspeglas baumlttre genom cRanalys (totalspaumlnningsanalys) aumln genom ct6-analys (effektivspaumlnningsanalys) De smaring utglidningarna i sin tur utshyloumlses vanligen av erosion i aumllvfaringran eller tillfaumllliga portrycksaumlndringar I foumlrharingllande till vattenhaltsfoumlraumlndringarna i leran vilka intraumlder mycket laringngsamt paring grund av den extremt laringga permeabilitcten i svenska leror kan dessa belastningsfoumlraumlndringar betraktas som snabba

Eftersom det alltsaring finns skaumll foumlr stabilitetsundersoumlkning enligt cRanalys samtidigt som metoden aumlr avgjort enklast och visar lika god oumlverensstaumlmbull melse som cpRanalys vid tillaumlmpning paring intraumlffande skred brukas den aumlven foumlr undersoumlkning av laringngtidsstabiliteten hos svenska lerslaumlnter med stoumlrre maumlktighet

Se aumlven kap Dammar hd VaumlgR och vattenbyggnad

119

Avd 17 Geoteknik 1747 Aumlr saumlkerheten mot utglidning laringg boumlr kontroll goumlras med crj-analys

Det aumlr emellertid vanskligt att daumlrvid vaumlrdera ut c- och P-vaumlrden entydigt Erfarenheter av norska skred daumlr lerorna varit grovkornigare och haft houmlgre permeabilitet talar foumlr att cP-analys daumlr aumlr att foumlredra [I]

I saringdana trakter av Sverige daumlr stabilitetsfoumlrharingllandena kan komma att aumlndras genom att ett vattendrag eroderar en vaumlg dras fram eller byggnader uppfoumlrs fordras normalt en silkerhetsfaktor av 14-15 paring den odraumlnerade skjuvharingllfastheten I de trakter av Goumlta aumllv daumlr stabilitetsfoumlrharingllandena inte foumlrvaumlntas aumlndras i framtiden och daumlr byggnader inte uppfoumlrs naumlra aumllven anses vanligen saumlkerhetsfaktorn 13 tillraumlcklig

Om saumlkerheten mot utglidning aumlr saring laringg som 12-13 aumlr det regel att skydda slaumlnterna mot erosion samt att infoumlra byggnadsfoumlrbud Erosionsshyskydden utfoumlrs vanligen av spraumlngstensfyllning Genom att skydda slaumlnshyterna mot lokala skred brukar man ocksaring uppnaring tillfredsstaumlllande saumlkerhet mot mer omfattande utglidningar

Daumlr saumlkerhetsfaktorn understiger 12-13 brukar man efterstraumlva att foumlrbaumlttra stabiliteten genom att slaumlntkroumlnet schaktas av saring att saumlkerheten houmljs ungefaumlr 10 Det aumlr i allmaumlnhet mer effektivt att schakta av slaumlntshykroumlnet aumln att flacka ut slaumlnten eller att aringstadkomma en motfyllning vid slaumlnttaringn Paringlning aumlr en tveeggad metod foumlr stabilisering av naturliga slfinter Skakningarna undanpressningen av jorden och foumlrhoumljningen av portrycken kan i staumlllet utloumlsa skred Om paringlning maringste utfoumlras boumlr paringlraderna naumlrmast sl1intfoten slarings foumlrst

7 Spontschakter

71 Allmaumlnt

Vid schaktning inom avstyvad spont maringste foumlljande tre stabilitetskrav uppshyfyllas

1 Spont och stump skall med tillraumlcklig saumlkerhet uppta jordtrycken i alla stadier av utgraumlvningen

2 Schakten faringr inte goumlras djupare aumln att saumlkerheten mot bottenupptryckshyning aumlr tillraumlcklig

3 Totalstabiliteten skall vara betryggande

Observera Om villkoren foumlr jordmassornas totala stabilitet inte aumlr upp~ fyllda foumlreligger katastrofrisk aumlven om sponten aumlr fullgod [35]

Pig 71 illustrerar hur totalstabiliteten kan foumlrsaumlmras tillfoumlljdavattmotshyharingllande jordmassor schaktas bort I ett dylikt fall maringste kontrolleras att de paringdrivande krafterna inte oumlverstiger de motharingllande paring naringgon nivaring Det totala aktiva jordtrycket mot spanten beraumlknas dels foumlr ett bruks-

Jfr 3265

Jfr 17572

Pig 71 Foumlr att en spontschakt skall vara stabil maringste villkoren - foumlr totalstabilitet vara uppfylldar

120

Kap 174 Stabilitets- och brottproblem 1747 stadium (med saumlkerheten 10 paring skjuvharingllfastheten) dels foumlr ett katastrofshystadium (med saumlkerheten 15 paring skjuvharingllfastheten) I det senare faUet kan daring accepteras att paringkaumlnningarna i spont staumlmp och hammarband uppnaringr straumlckgraumlnsen

Totalstabilitetens betydelse maringste ocksaring uppmaumlrksammas foumlr bakaringtshyfoumlrankrade sponter

Sedan upprepade olyckshaumlndelser och entreprenadtvister uppkommit i samband med spontningsarbeten foumlr ledningar utarbetades [22] och [23] daumlr standardtyper foumlr sponter i olika slags jord och vid olika schaktdjup anges Dimensioneringen utfoumlrs paring foumlljande saumltt

1 Foumlr givet schaktdjup bestaumlms hur djupt spanten behoumlver slarings under schaktbotten

2 Spantens oumlverdel dimensioneras foumlr normalt jordtryck

3 Totaltrycket mot spanten undersoumlks genom stabilitetsberaumlkning varshyvid krafterna fraringn glidmassan under spantens underkant flyttas upp saring att de upptas av spantens undre del

4 Spanten dimensioneras foumlr de jordtryck som skulle raringda om den vore nedslagen enligt I aumlven om den i verkligheten skulle raringka ha slagits till stoumlrre djup


Nedanstaringende framstaumlllning avser endast korttidsstabilitet vilken enligt 23 kan behandlas med c-analys Foumlr permanenta spontschakter i lera fordras i princip cfo-analys men aumlven c-analysanvaumlnds i praktiken varvid man stoumlder sig paring tidigare erfarenheter Saumlkerhetsproblemet vid c-analys behandlas i 32

721 Utfoumlrandestadier

Den i fig 721 visade schakten i homogen lera skall utfoumlras ned till nivaring c Fast botten aumlr belaumlgen paring nivaring d Alternativ I-111 avser tre olika typfall vilka upptraumlder vid olika val av spontlaumlngd

Alternativ 1 Sponten ncddriven till I A bullbull bullbull lmiddot~- bull __ -- Q middotmiddotmiddot--middot middotmiddotmiddot~----~-(schaktbotten

) middot - b j - - Lera ------ B bull X c

C d - _ bullmiddot-bull - ~ middot ~-- ~--- bull ~ Prnnmo

Alternativ Il Sponten neddriven under

schaktbotten

Alternativ 111 Sponten neddriven i

fasta botten

Fig 721 Stabilitet hos spontshyschakt i lera under olika utfoumlbull randestadfor

121


Alternativ I Naumlr schaktningen utfoumlrts ned till nivaring a aumlr marken mest anstraumlngd laumlngs glidyta A genom slaumlnttaringn saringvida inte spanten genom sin styvhet foumlrmaringr stabilisera schaktvaumlggen Genom att staumlmpen (I) monteras avlastas denna glidyta Vid fortsatt schaktning ned till nivaring b vaumlxer i staumlllet risken foumlr rotationsskred och bottenupptryckning genom brott Hings glidshyytor av typ B Staumlmp (2) eliminerar risken foumlr rotationsskred men risken foumlr bottenupptryckning oumlkar ju laumlngre schaktningen fortskrider mot c I detta laumlge bar den farligaste glidytan formen C Under schaktningens senare stadium utsaumltts spanten foumlr stora boumljmoment vilka reduceras foumlrst naumlr staumlmp (3) kommer paring plats

Om fasta botten ligger houmlgre aumln paring figuren minskas tendensen till botshytenupptryckning i schaktningens slutstadium genom att glidyta C pressas upparingt

Alternativ Il Till en boumlrjan aumlr foumlrloppet detsamma som i alternativ I Vid schaktning mellan nivaringerna a och b blir emellertid risken foumlr skred mindre aumln i alternativ I daumlrfoumlr att spanten antingen foumlrbaumlttrar stabiliteten foumlr houmlgt belUgna glidytor (B1) eller pressar glidytorna nedaringt (B2) Risken foumlr bottenupptryckning oumlkar ju laumlngre schaktningen fortsaumltter mot c Inshytill dess staumlmp (3) kommit paring plats utsaumltts spanten foumlr aumln stoumlrre boumljmoment aumln i foumlregaringende alternativ Aumlr emellertid spanten och staumlmpen kraftiga kommer spanten att foumlrbaumlttra stabiliteten genom att oumlverfoumlra horisontalshytrycken under c till staumlmp (2) eller senare till staumlmp (3)

Alternativ III Begynnelsefoumlrloppet aumlr detsamma som ovan Om spantens nederaumlnde aumlr neddriven i det fasta bottenlagret paring nivaring d foumlrbaumlttras i slutshystadiet spontens effektivitet paring tvaring saumltt Dels reducerar stoumldet i nederaumlnden boumljmomenten i sponten vid staumlmp (2) och (3) till ca en fjilrdedel av vaumlrdet foumlr alternativ II dels haumlnger den glidbenaumlgna jordmassan upp sig genom vidhaumlftning mot sponten saring att vertikallasten paring nivaring c minskar Under foumlrutsaumlttning att spanten och staumlmpen foumlrmaringr motstaring de stora laster foumlr vilka de utsaumltts kan det daumlrfoumlr vara foumlrdelaktigt att slaring spanten till fast botshyten naumlr denna ligger paring rimligt djup

722 Spontavstyvning

Saringvaumll iasten mot spanten som risken foumlr bottenupptryckning kan enklast beraumlknas foumlr alternativ I ovan Beraumlkningen av sponttrycken kan emellershytid - paring grund av den naumlstan stumma uppstaumlmplingen - inte baseras paring den klassiska teorin foumlr aktivt jordtryck utan maringste utfoumlras enligt den em-piriska metod som anges i 17572

Om spanten drivs ned under schaktbottnen enligt alternativ II blir spantshytrycken desamma som foumlr alternativ I saring laumlnge saumlkerheten mot rotationsshyskred och bottenupptryckning aumlr betryggande Spanten beraumlknas daring som foumlr alternativ I Naringgon last paring spontdelen under schaktbotten behoumlver man i detta fall inte raumlkna med Aumlr schaktstabiliteten daumlremot hotad saring att brott boumlrjar utbildas laumlngs naringgon glidyta som skaumlr genom eller under spanshyten blir denna utsatt foumlr stora laster fraringn schaktens utsida men samtidigt stabiliserad av det passiva trycket fraringn jordmassan mellan spontcrna schaktbotten och sponternas underkuntsnivaring Beraumlkningen kan daring foumlr en laringngstraumlckt schakt utfoumlras enligt [23] Om sponten och staumlmpen inte foumlrshymaringr motstaring den paumlverkande lasten kommer spanten att boumljas in och schaktbottcn att pressas upp

Vid schaktning enligt alternativ III kan sponttrycken beraumlknas paring motshysvarande saumltt som foumlr alternativ Il Det gynnsammare upplaumlggningssaumlttet medfoumlr i detta fall laumlgre paringkaumlnningar j materialet

Observera En svaringr olyckshaumlndelse kan laumlttare intraumlffa om staumlmp och hammarband knaumlcks aumln om enbart spontplankorna ger vika Det aumlr daumlrshyfoumlr en sund regel att dimensionera staumlmp och hammarband med betrygshygande saumlkerhet men tillaringta houmlga paringkaumlnningar i spontplankorna

Jfr 326545

122


723 Bottenupptryckning

Under foumlrutsaumlttning att spanten aumlr tillraumlckligt avstyvad bestaumlmmer spaumlnshyningarna i en zon under och vid schaktbotten hur djupt man kan graumlva Vid brott pressas schaktbotten upp samtidigt som marken utanfoumlr schakten sjunker

Problemet kan behandlas i analogi med det motsatta fallet med belasshytande platta paring visst djup under markytan [20] Paring saring saumltt erharinglls foumlr schaktshyning i torrhet saumlkerheten Fe ur fig 723a

Skjuvharingllfastheten c boumlr vaumlljas som medelvaumlrdet av lerans odraumlnerade skjuvharingllfasthet under schaktbotten ned till ett djup av 07B daumlr B=schaktshybredden Foumlrekommer naringgot lager med utpraumlglat laringg skjuvharingllfasthet inom djupet 0-15B under schaktbotten boumlr man ta foumlrharingllandevis stor haumlnsyn haumlrtill eftersom en stor del av glidytan kan utbildas j detta lager

Tumregel Risk foumlr bottenupptryckning foumlreligger naumlr totala oumlverlagringstrycket (ygD) paring schaktbottennivaringn uppgaringr till 7-9 garingnger lerans odraumlnerade skjuvshyharingllfasthet (-rfu) foumlrutsatt att djupet till schaktbotten aumlr minst 4 garingnger schaktets bredd (fig 723 b)

Om det visar sig ogoumlrligt att med noumljaktig saumlkerhet schakta ned till en viss nivaring paring he1a schaktytan boumlr man undersoumlka foumlljande moumljligheter

a sektionsvis schaktning varvid saumlkerheten oumlkas med minskande tvaumlrshysnittsdimensioner B och L

b neddrivning av spanten under schaktbotten eventuellt aumlnda ned till fast botten

c schaktning under vatten

d schaktning i kassun med Juftoumlvertryck

Naumlr spanten drivits ned under schaktbotten men inte aumlnda ned till fast botten kan saumlkerheten mot bottenupptryckning bestaumlmmas genom att man raumlknar schaktdjupet D till spantens underkant och betraktar jordmassan mellan spontvaumlggarna saringsom motlast p foumlrstaumlrkt av vidhaumlftningen mellan sponterna och den delvis omroumlrda leran Detta foumlrutsaumltter som ovan paringshypekats att sponten aumlr tillraumlckligt styv foumlr att kunna ta upp sidokrafterna under schaktbotten 1 praktiken maringste daumlrfoumlr oftast staringlspont anvaumlndas

1 fallen b-d erharinglls saumlkerheten

(I)

daumlr p=motlast mellan spontvaumlggarna paring nivaringn genom spontunderkant i kNm2 och oumlvriga beteckningar som i fig 723a I fall baumlr matlasten vikten av jordmassan mellan spontvaumlggarna jaumlmte vidhaumlftningen mellan denna jordmassa och sponterna i fall c vattentrycket mot schaktbotten och i falI d lufttrycket utoumlver atmosfaumlrtryck

Oumlnskvaumlrd saumlkerhet normalt Fe 15-20 och exceptionellt Fe= 13-15

724 Vertikal spontoumlppning

Paring liknande saumltt som vid haumlrledning av saumlkerheten mot bottenupptryckning i en traringng spontgrav kan sidostabiliteten analyseras foumlr ett haringl i en spontshyvaumlgg [24] (fig 723 bl

Tumregel Risk foumlr sidoinpressning genom en cirkulaumlr oumlppning i en spontvaumlgg foumlreshyligger naumlr det totala oumlverlagringstrycket vid haringlets oumlverkant uppgaringr till 6-8 garingnger lerans odraumlnerade skjuvharingllfasthet foumlrutsatt att djupet fraringn markshyytan till haringlets oumlverkant aumlr minst 4 garingnger haringlets diameter

1747

Fig 723 a Saumlkerheten mot botbull tenupptryekning vid spontshyschakt i lera Betraumlffande Nc se ocksaring 542

1= D

-

Bottenupptryckning 5idobror

Fig 723 b Brottmekanismen aumlr likartad vid bottenupptryckning i en spontschakt och vid sidoshyiopressoing genom haringl i en spontvaumlgg

123

Avd 17 Geoteknik

Aringtgaumlrder foumlr att foumlrhindra sidobrott om leran aumlr alltfoumlr loumls enligt regeln ovan vidtas paring motsvarande saumltt som vid risk foumlr bottenupptryckning Saringlunda kan en lerpropp Jaumlmnas kvar i roumlr som trycks genom spontoumlppshyningen Svaringrigheter vid haringltagning och vid insaumlttning av det foumlrsta roumlret kan bemaumlstras genom att en extra spont slarings strax utanfoumlr schaktsponten En annan moumljlighet aumlr att schakta av marken foumlr att minska oumlverlagringsshytrycket Vid tunneldrivning anvaumlnds ibland luftoumlvertryck foumlr att reducera det totala oumlverlagringstrycket

Likheten i brottkriterier vid bottenupptryckning och sidoinpressning framgaringr av fig 723 b Likheten gaumlller ocksaring niir en spont slarings till stort djup under en schaktbotten och niir ett roumlr trycks med propp genom sidoshyoumlppning i en spont (fig 724)

73 Stabilitet i grus och sand

1 motsats till foumlrharingllandena vid schaktning i lera aumlr riskerna foumlr skjuvshyspaumlnningsbrott i grus och sand vanligen mindre svaringrbemaumlstrade lin grundshyvattenproblemen

731 Spontavstyvning

Beraumlkningen av sponttrycken utfoumlrs enligt 175 72

732 Hydraulisk bottenuppluckring

Vid schaktningar under grundvattenytan i grus och sand kan det upparingtshyriktade stroumlmningstrycket bli saring stort att grundvattenerosion eller hydshyrauliskt grundbrott intraumlffar

Hydrauliskt grundbrott intraumlffar naumlr det upparingtriktade stroumlmningstrycket blir lika stort som jordens densitet under vatten Saumlkerheten mot saringdant brott blir daumlrfoumlr

(1)

daumlr Fh = saumlkerhet mot hydrauliskt grundbrott vanligen minst 15 i grus och 25 i sand

y = jordens densitet under vatten (tmi) = hydraulisk gradient (se fig 732)

Yw =vattnetsdensitet= 1 tmi

Hydrauliska gradienten i erharinglls tex genom att man ritar upp stroumlmnaumlt [21]

Formel (1) visar sig i praktiken taumlmligen osaumlker Man boumlr i Oumlppna schakshyter tillaumlmpa en saumlkerhet Fn gt I5 i grus och Fh gt 25 i sand Om marken aumlr inhomogen boumlr saumlkerheten houmljas I mycket traringnga schakter saringsom brunshynar brukar schaktningsfoumlrharingllandena visa sig avsevaumlrt gynnsammare aumln formeln anger

Saumlkerheten houmljs om man reducerar den hydrauliska gradienten Detta kan ske genom att stroumlmningsvaumlgen foumlrlaumlngs eller genom att tryckfallet minskas Praktiska aringtgaumlrder vid foumlr laringg saumlkerhet blir daumlrfoumlr att slaring spanten djupare att schakta under vatten (tryckluft) eller att saumlnka det yttre grundshyvattenstaringndet genom pumpning i filterbrunnar eller filterroumlr Grundvattenshyerosionen motverkas dessutom om man allteftersom schaktningen naringr grundlaumlggningsnivaringn successivt taumlcker schaktbottnen med ett filter av sten eller grus vilket slaumlpper fram vattnet men hindrar borttransport av jord

1747

~ -r-LF-r-- - i

Fig 724 Upptryckning i schnktbotten och inpressning vid roumlrtryckning kan foumlrhindras med hjaumllp av kvarlaumlmm1d ler~ plugg

Jfr 17212 och 1772

Fig 732 Hydraulisk gradient vid spontschakt i sand

Se kap 142

Se kap 177

124


Tumregel Utan haumlnsyn till schaktens form gaumlller som grov regel med ca trefaldig saumlkerhet att man daumlr saring aumlr moumljligt boumlr soumlka driva ned sponten ungefaumlr lika djupt under schaktbottcn som schaktbotten ligger under grundvattenytan

Litteratur

[I] Bjerrum L och Kjaernsli B Analysis of tlw stabiily oj some Norwegia11 11at111middotal clay slopes Norges geotekniske institutt Publikation 24 Oslo 1957

[2] Janbu N Bjerrum L och Kjaernsli B Veledning vid os11ing av J1111dan11mteri11gsshyoppgauer Norges geotekniske institutt Publikation 16 Oslo 1956

[3] Brinch Hansen J Bmdstadiebereg11i11g og partiasikkerheder i geotek11ikke11 lngenioren 1956 18 s 382-385 Koumlpenhamn

[41 Janbu N Stability a11alysis oj slopes with dimensioness parameters Harvard soil mechanics series Nr 46 Cambridge Mass 1954

[SJ Taylor D W Fundame111als of soil mechanics New York 1948 [6] Odenstad S Logaritmiska spiraler som glidytor i lwhesionsjord Teknisk tidskrift

22 april 1944 Stockholm [7] Brinch Hanscn J Geotekniske stabifiteuproblemer Ingenioren 1953 37 Koumlpenshy

hamn [SJ Bjurstroumlm G Jordstatisk berf(llilgsmetod vid kalwsio11iir mark 111ukr antagande

av sfaumlriska glidytor Teknisk tidskrift 1944 25 s 769-771 Stockholm [9J Skcmpton A W The hearing capacity of cluys Buiding research congrcss Lonbull

don 1951 [10] Odenstad S Ett slabilitctsproblem lid gm11daumlgg11i11g med platta pil koherion~iord

Teknisk tidskrift 19413 s 37-39 Stockholm l lJ Jakobson B och Odcnstad S Ett geotekniskt stabilitetsprobhbullm med speciell tillshy

h1111p11b1g paring tryckbmikar Teknisk tidskrift 1940 2 5 17-23 Stockholm [12] Odcnstad S Markbiirighet och tryckba11lwr vid lwhcsiomjord Teknbk tidskrirt

195644 s 1033-1035 Stockholm [13 Brinch Hanscn J Simpel beregning ajJ1111dame11tcrs bareccne Jngeniorcn 19554

s 95-JO0 Koumlpenhamn 14] Terzaghi K och Pcck R B Soil mechanicv in e11ginecritlg practicc New York 1967 [I SJ Mcycrhof G G The ultimate bearillg capacity of Jo1111datio11s 011 slopes Intcrshy

national confercncc soil meclmnics and foundation cngineering Proceedings 4 s 384-386 London 1957

[16 Meyerhof G G The hearing capacily of joundatio11s under eccellfric and inclhied loads International confercnce soi mcchanics und foundation cngincering Proccedings 3 Vol I s 440-445 ZUrich 1953

[I 7J Bishop A W The usc oj slip circlbulls in the stability mwlysis of sopes GCOtechnique 1955ls 7-17 Vo15 London

181 Rcinius E The stabifity of 11c slopcs of carth dams GCOtcchniquc 19552 s 181-189 Vo 5 London

[19J Froumlhlich 0 K 011 thc dangcr oj sliding oj tlw upstream cmbankmcnt oj an carth dam cased by complete or partial discharge o the reservoir Congress grand barr Vol 1 s 329-342 New Delhi 1951

[20] Bjcrrum L och Eide O Stabilitet av mstitwle urgrrw11illgcr i leire Norges gcoshytckniske institutt Publikation 14 Oslo 1956

(211 McNamec J Seepuge itlfo a sheeted cxcatmiddotation GCOtcchnique 19494 s 229-241 Vol I London

[22] A11vis11inKar Jiir spout i Jed11i11gsgrav Svenska teknoogfoumlrcningen Stockholm 1967 [23J P1W angaringende bcraumllmingsgrundcr Jiir spant i edningsgrar Svenska teknologfoumlrshy

eningen Stockholm 1967 (24] Broms B och Bcnncrmark H Stabiity of clay al twlical ope11ings Saumlrtryck

Statens geotekniska institut Stockholm 1967 [25] Broms B Landsides in thc Goumlta rfocr talley Sjunde internationella geotekniska

kongressen Mexico 1969 [26] Skcmpton A W and Hutehinson J Stability oj 11awral slopes and embankme11t

Jotmdations Sjunde internationella geotekniska kongressen Mexico 1969 [27) Brinch Hansen J A gencraJormula for hearing capacity The Danish geotcchnica

imtitute Bulletin 1 l Koumlpenhamn 1961 [28] Skempton A W Lo11g term stability oj clay slopes GCOtechniquc London 1964 [291 Rasrisker i G01aaumlfodale11 GoumltaaumlvkommittCn Statens offentliga utredningar Stockshy

holm 1962 [30] Odenstedt S Diagram fur beraumlkning nv lcrsliinters stabilitet Vaumlg- och vattenshy

byggaren Stockholm 1967

125

1747Avd 17 Geoteknik

[31] SBN 67 Statens Planverk Stockholm 1967 [32] Code oj practicc for foundation enginecring Dansk ingenjoumlrsfoumlrening Geoteknisk

institut Bulletin 22 Koumlpenhamn 1966 [33] Reinius E The stability oj the dow11stream part oj earth dams Theroyal institute

of technology Division of hydraulics Bulletin 59 Stockholm 1961 [34] Lindskog G Geoteknik Stockholm 1964 [35] Alte B Brott i spontschakt Vaumlg- och vattenbyggaren nr 8 Stockholm 1968 [36] Helenelund K V Markstabilitet och markgenombrott med specic haumlnsyn till

Jiirnvtigsbankar i Finland Helsingfors 1953

126

1751-2

Kap 175 Jordtryck Av oumlverdirektoumlr Bengt Broms

1 Allmaumlnt 2 Beraumlkningsprinciper 3 Vilojordtryck 4 Aktivt jordtryck 5 Passivt jordtryck 6 Beraumlkningsdata 7 Jordtryck mot olika stoumldkonstruktioner

Litteratur

Haumlnvisningar Jordarternas egenskaper kap 171 Horisontellt kontakttryck mot paringlar o d 322 62 Stoumldkonstruktioner m m kap 326 Silobyggnader hd 9

1 Allmaumlnt

Intensiteten hos det tryck som verkar mot stoumldvaumlggar kaumlllarmurar broshylandfaumlsten eller spontkonstruktioner benaumlmns vanligtvis jordtryck Aumlven den kraft som detta tryck resulterar i benaumlmns jordtryck Dess storlek beshystaumlms fraumlmst av det bakomliggande jordmaterialets haringllfasthets- och dcshyformationscgcnskaper det effektiva eller det totala oumlverlagringstrycket och av stoumldkonstruktionens roumlrelse I tjaumllfarliga och i svaumlllande material kan jordtryck uppkomma till foumlljd av tjaumllskjutning eller svaumlllning Det jordshytryck som beror av jordens egenvikt eller av laster paring markytan kan i reshygel beraumlknas eller uppskattas Jordtryck till foumlljd av tjaumllskjutning eller svaumltlning kan i allmaumlnhet endast grovt uppskattas Dessa ofta houmlga jordshytryck kan i regel undvikas eller kontrolleras Foumlr att undvika tjaumlltryck boumlr aringterfyllnadsmaterialet bakom exempelvis stoumldmurar och kaumlllarvaumlggar inte vara tjaumllfarligt Dessutom boumlr det draumlneras paring ett tillfredsstaumlllande saumltt Vid spontvaumlggar kan isolering eller uppvaumlrmning komma ifraringga

2 Beraumlkningsprinciper

21 Samband mellan jordtryck och roumlrelse

Jordtryckets storlek och foumlrdelning beror i houmlg grad av stoumldvaumlggens roumlrelse och relativa deformation (utboumljning) Samspelet mellan roumlrelse och jordtryck visas i princip i fig 21 a Om exempelvis en stel vaumlgg roumlr sig fraringn den bakomshyliggande jorden minskar jordtrycket mot vaumlggen allteftersom jordens skjuvshyharingllfasthet tas i anspraringk foumlr att foumlrhindra utglidning laumlngs potentiella brottshyytor i jorden Det laumlgsta jordtrycket Pa (aktivt jordtryck) uppnarings naumlr jorshydens skjuvharingllfasthet helt har utnyttjats Aktivt jordtryck erharinglls naumlr den genomsnittliga skjuvspaumlnningen i den brottyta laumlngs vilken utglidning sker aumlr lika med jordens skjuvhaumlllfasthet

Roumlr sig vaumlggen daumlremot mot den bakomliggande jorden oumlkar jordtrycket tills ett maximalt jordtryck PP (passivr jordtryck) uppnaringtts Jordtrycket minskar em~llertid i maringnga fall om vaumlggen foumlrskjuts ytterligare mot den bakomliggande jorden Aumlr vaumlggens foumlrskjutning avsevaumlrd aumlr jordtrycket

Betr beteckningar se kap I 11 och 171

Se kap 176

Jordtryck

PassivtAktvtjordtryck Jord tryck po f

V1ojordtryck fo -naringt Vaumlggroumlrelse

Fig 21 a Samband melian jordshytryck och vaumlggroumlrelse

127

Avd 17 Geoteknik

beroende av jordmaterialets residuaskjuvharingllfasthet (dvs haringllfastheten vid mycket stor deformation) mer aumln av dess maximala skjuvharingilfasthet

Jordtryckets foumlrdelning paringverkas av vaumlggens relativa roumlrelse och utbouml ning Roterar en stel vaumlgg kring sin underkant deformeras hela den utgUshydande jordmassan Det laumlgsta jordtrycket (aktivt jordtryck) erharinglls naumlr jordmaterialets skjuvharingllfasthet har tagits i anspraringk laumlngs ett stort antal brottplan saringsom anges i (a) av fig 21 b Vid den visade relativa vaumlggroumlrelsen erharinglls foumlr friktionsjord (sand och grus) ett jordtryck som oumlkar lineaumlrt med djupet

Roumlr sig den stela vaumlggen parallellt med markytan minskar jordtrycket till dess brott sker i jorden laumlngs ett enda brottplan eller brottyta Deformashytionen i den del av jordmassan som aumlr belaumlgen mellan brottplanet och vaumlgshygen blir i detta fall liten Motsvarande jordtrycksfoumlrdelning visas i (b) av fig 21 b

Roterar den stela vaumlggen kring oumlverkanten erharinglls vid brott en jordtrycksshyfoumlrdelning som i det naumlrmaste aumlr parabolisk Utglidning sker daumlrvid laumlngs en brottyta som inte aumlr plan Den buktiga brottytan skaumlr markytan apshyproximativt vinkelraumltt saringsom visas i (c) av fig 21 b

De metoder som vanligtvis anvaumlnds vid beraumlkning av jordtryck anshyknyter till de i fig 21 b naumlmnda enkla jordtrycksfallen En allmaumln beraumlkshyningsmetod baserad paring plasticitetsteorin har foumlreslagits i [4] Med denna metod kan man beraumlkna jordtryckets totala storlek och i maringnga fall aumlven jordtrycksfoumlrdelningen Foumlr att metoden skall vara tillaumlmpbar kraumlvs att stoumldvaumlggens roumlrelse aumlr tillraumlckligt stor foumlr att framkalla brottzoner eller glidytor i jorden

22 Aktivt och passivt jordtryck

Vid beraumlkning av aktivt och passivt jordtryck mot en laringngstraumlckt stoumldvaumlgg antas utglidning ske laumlngs en godtyckligt vald brott- eller glidyta Brottytan antas vara plan spiralformad cirkulaumlrcylindrisk eller sammansatt Ur en jaumlmviktsekvation beraumlknas det jordtryck som svarar mot den antagna glidytan Beraumlkningarna maringste upprepas foumlr olika godtyckligt valda brottshyytor Den brottyta som ger det stoumlrsta eller det minsta vaumlrdet paring jordtrycket benaumlmns kritisk brottyta Brott sker alltid laumlngs den brottyta som erbjushyder det minsta motstaringndet mot utglidning Aktivt jordtryck svarar mot den kritiska brottyta som ger det stoumlrsta vaumlrdet paring det beraumlknade jordtrycket naumlr vaumlggen roumlr sig fraringn den bakomliggande jorden medan passivt jordtryck svarar mot det minsta vaumlrdet paring det beraumlknade jordtrycket naumlr vaumlggen roumlr sig mot jorden Denna beraumlkningsprincip formulerad av Coulomb bildar grundvalen foumlr den klassiska jordtrycksteorin

Aktivt jordtryck kan vanligtvis beraumlknas med tillraumlcklig noggrannhet om brottytan antas vara plan aumlven naumlr man tar haumlnsyn till vaumlggfriktionen mellan stoumldkonstruktionen och bakomliggande jord Det passiva jordtrycket oumlvershyskattas diiremot vid friktionsmaterial om en plan brottyta anvaumlnds vid beraumlkningarna naumlr vaumlggfriktionsvinkcln efgta iir stoumlrre aumln ca r3 till ltfo2 I saringdana fall boumlr spiralformade cirkulaumlrcylindriska eller sammanshysatta brottytor anvaumlndas vid beraumlkningarna Aumlr den antagna friktionsvinkeln mindre aumln ltfo3 till r2 kan man anta att brottytan aumlr plan med tillshyraumlckligt stor noggrannhet Vid beraumlkningarna foumlrutsaumltts att stoumldviiggens laumlngd aumlr stor i foumlrharingllande till houmljden saring att inverkan av friktion laumlngs vaumlggens aumlndytor blir liten Aumlr laumlngden mindre aumln 2 a3 ggr stoumldvaumlggens houmljd boumlr friktionen laumlngs aumlndytorna beaktas Denna kan beraumlknas foumlr kohebull sionsmaterial ur antagandet att brott sker laumlngs en sfaumlrisk brottyta

1752

Srottfigur Jordtrycksshyfordetning

o Rotation kring underkanten

~-~~middot j

pteft Brollpton

b Porollellforkjutning

I I I

I I

I BrottplonI

c Ratot1or kring Overkonten

Fig 21 b Samband mellan stoumldvaumlggens relativa foumlrskjutshyning och jordtrycksfoumlrdelningen

Jfr 1744

128

Kap 175 Jordtryck

23 c- f- och cf-analys

Vid jordtrycksberaumlkningar skiljer man vanligtvis mellan friktionsjordarter mellanjordarter och kohesionsjordarter Vid friktionsjordartcr anvaumlnds rfoManalys (11 = a tan rfo) och vid mellanjordarter crfi-analys [-ir = c + (a1-u1) tan rfol med ett uppskattat eller uppmaumltt vaumlrde paring porvattentrycket u1 Foumlr kohesionsjordarter anvaumlnds cManalys (11 =cu) vid beraumlkning av jordM tryck under byggnadsstadiet och crpManalys [r1=c+(a1-u1) tan rfoJ vid beraumlkning av jordtrycket under laringngtidsfoumlrharingllanden Skjuvharingllfastheten hos oumlverkonsoliderad lera (tex moraumlnlera) minskar med tiden paring grund av den utjaumlmning av de porvattenundertryck som erharinglls i samband med urschaktning

24 Friktion och adhesion mellan vaumlgg och bakomliggande jord

241 Friktion och adhesion vid aktivt jordtryck

Roumlr sig vaumlggen fraringn jordmassan genom rotation kring underkanten foumlrskjuts jorden nedaringt i foumlrharingllande till vaumlggen En del av jorden baumlrs daring av friktion och adhesion laumlngs vaumlggen enligt Ta= ca+ a~ tun rfoa och jord trycket minskar Friktionen goumlr att jordtrycksresultanten lutar vinkeln rfoa med normalen till stoumldvaumlggen Tecken ( + eller - ) foumlr lutningsvinkeln rfoa vid beraumlkning av aktivt jordtryck anges i fig 241

Saumltter sig vaumlggen i foumlrharingllande till den bakomliggande jorden kommer kraften Pa att luta nedaringt i foumlrharingllande till normalen I detta fall dras jorden nedaringt av vaumlggen och vaumlggfriktionsvinkeln blir negativ

Vaumlggfriktionsvinkeln rfoa aumlr foumlr friktionsmaterial beroende dels av vaumlggens raringhet dels av det bakomliggande jordmaterialet Foumlrsoumlk har visat att foumlr en slaumlt betongyta och friktionsmaterial aumlr vaumlggfriktionsvinkeln 4deg till 5deg laumlgre aumln materialets inre friktionsvinkel Foumlr en staringlyta aumlr vaumlggfriktionsshyvinkeln i stort sett konstant (ca 24deg) och oberoende av materialets inre friktionsvinkel [9] Vid friktionsmaterial antas ofta att rfoa=2rf3 foumlr en betongyta och rfoa=rfo2 foumlr en staringlyta

Vid kohesionsmaterial paringverkas jordtrycket av adhesionen ca mellan vaumlgg och bakomliggande jord Denna adhesion kan bestaumlmmas med direkta skjuvfoumlrsoumlk Vid beraumlkningarna boumlr det laumlgsta moumljliga viirdet pauml ca anvaumlndas foumlr att det aktiva jordtrycket inte ska underskattas Vid betong rekommenM deras ca= 08 cu och vid still ca= 05 cu naumlr cu lt 50 kNm2bull I det fall daring cugt 50 kNm2 boumlr Ca= 30 kNm2 anvaumlndas vid betong och ca= 10 kNm2

vid staringl

242 Friktion och adhesion vid passivt jordtryck

Naumlr en vaumlgg roterar kring underkanten mot en jordmassa roumlr sig jorden upparingt i foumlrharingllande till vaumlggen En nedaringtriktad skjuvkraft paringverkar daumlrvid den utglidande jordkilen saringsom visas i fig 242 Resultanten PP till denna skjuvkraft samt till normalkraften lutar vinkeln + rfoa med normalen till vaumlggen Det passiva jordtrycket oumlkar emellertid kraftigt med oumlkad vaumlggfrikM tionsvinkcl samtidigt som brottytorna i jorden blir altmer buktiga Det passiva jordtrycket kommer att avsevaumlrt oumlverskattas om brottytorna antas vara plana och den anvaumlnda vaumlggfriktionsvinkeln rfoa aumlr stoumlrre aumln rfo2 eller rf3 vid rfolt35deg resp rfogt35deg Oumlverstiger cfoa dessa vaumlrden boumlr cirM kulaumlrcylindriska eller spiralformade brottytor anvaumlndas vid beraumlkningarna Vid negativ mantelfriktion naumlr muren roumlr sig upparingt med avseende paring den framfoumlrliggande jorden minskar jordtrycket med oumlkad vaumlggfriktionsvinkel Vid beraumlkning av jordtrycket boumlr konvexa brottytor anvaumlndas


1752

Jfr 17163

Fig 241 Positiv och negativ vaumlggfriktion vid beraumlkning av aktivt jordtryck

Stoumldblockets r6relse ---

p~

~

P Fig 242 Positiv och negativ vaumlggfriktion vid beraumlkning av passivt jordtryck

129


3 Vilojordtryck

31 Jordtryck fraringn egenvikt

Det horisontella effektivtrycket som verkar i en naturligt avlagradjordmassa eller mot en oeftergivligt stel vaumlgg benaumlmns vilojordtryck Foumlr en naturligt avlagrad jordmassa med horisontell markyta aumlr vilojord trycket alo beroende av det effektiva oumlverlagringstrycket a~ enligt

a10 = K(la~

daumlr K0 aumlr den sk vilojordtryckskoefficienten Foumlr friktionsmaterial och normalkonsoliderad lera kan K0 uppskattningsvis beraumlknas ur K0 =(1-sin cfo) daumlr j aumlr jordmaterialets inre friktionsvinkel saringsom den utvaumlrderas ur draumlnerade treaxliga eller direkta skjuvfoumlrsoumlk Vaumlrdet paring K(l varierar foumlr friktionsmaterial vanligen mellan 035 och 055 Vid lutande markyta be~ raumlknas K0 foumlr friktionsmatcrial ofta ur ekvationen

K0 == (l - sin f)(1 +sin O)

daumlr a aumlr markytans lutning Denna lutning aumlr positiv naumlr marken lutar mot vaumlggen enligt fig 31 a negativ naumlr marken lutar fraringn vaumlggen

Vilojordtryckskoefficienten K0 aumlr foumlr oumlverkonsoliderade leror beroende av oumlverkonsolideringsgraden Vid starkt oumlverkonsoliderade leror kan K0 vara av samma storleksordning som jordtryckskoefficienten KP foumlr passivt jordtryck enligt Rankine och kan saringledes vara betydligt stoumlrre aumln 10 se 414

Jordtrycket mot en vertikal oeftergivlig vaumlgg aumlr fraumlmst beroende av hur aringterfyllningen skett och av aumlterfyllnadsmaterialets egenskaper [2] Vid loumls utfyllnad utan packning aumlr jordtrycket i friktionsmaterial approximativt lika med det som beraumlknas enligt Rankines jordtryckstcori (aktivt jord tryck) Om jordmaterialet daumlremot packas erharinglls ett jordtryck som aumlr trapetsforshymat enligt fig 31 b Det kritiska djupet zr och jord tryckets intensitet aio erharinglls foumlr friktionsmaterial ur tabell 31

Tabell 31 Jordtryck mot oeftergivlig vaumlgg vid packning

Zkr (m)

aJw (kNm1)

Skikttjocklek (m)

102 tons slaumlt vaumllt )58 20 05 33 tons vibrationsvaumllt 052 19 05 14 tons vibrationsvaumllt 030 12i 03

400 kg vibratorplatta 045 16 04 120 kg vibratorplatta 032 115 02

Effektivtryck Porvattentryck

lDbull fl~bbullll _j5 w J_lt_ltro- ---

GW ____sz_ __

z

Fig Jla Jordtryck mot ocftershyiivlig vaumlgg vid lutande markyta

Totaltryck ~

6JI J_iltodj

a Houmlgt belaumlgen grundshy Packning Ufo utfyllnad b Laringgt belaumlgen grundshy Packning llis utfyllnad vattenyta vattenyta

Fig 31 b Jordtryck mot oeftergivlig vaumlgg

130


Anvaumlnds lera som aringterfyllnadsmaterial visar maumltresultat att det kvarshystaringende jordtrycket mot en oeftergivlig vaumlgg kan efter packning bli betydshyligt stoumlrre aumln det totala oumlverlagringstrycket Detta jordtryck torde minska med tiden beroende paring jordens konsolidering Dessutom baumlrs en del av aringterfyllnadens tyngd av friktion laumlngs vaumlggen

32 Jordtryck fraumln linjelast eller punktlast

Jordtrycket mot en oeftergivlig glatt vertikal vaumlgg fraringn en yttre linjelast eller punktlast antas ofta vara dubbelt saring stor som den tryckoumlkning som erharinglls ur Boussinesqs spaumlnningsekvation (fig 32a) I figuren visas ett jordshyelemcnt som aumlr belaumlget laumlngs den oeftergivliga glatta vaumlggen a-a och som vid belastning foumlrskjuts laumlngs vaumlggen Samma foumlrskjutning och jordtrycks-

p p a p

J~LJ~ o J-

21I Deformation- fQ~formot1on froumln P J fraringn P

I I I I

8 1B 0

foumlrdelning erharinglls genom att ersiltta den stela vaumlggen med en symmetriskt verkande last P saringsom visas i (b) Lasten P foumlrorsakar att jordelementet foumlrskjuts strilckan (0--2) Paring motsvarande siltt foumlrorsakar symmetrilasten P att samma element foumlrskjuts straumlckan (0-2) Naumlr P och P verkar samtidigt sker foumlrskjutningen liings symmetrHinjen (0-1) Spaumlnningsoumlkningen i 0 kommer daumlrfoumlr att teoretiskt motsvara summan av sptinningsoumlkningarna fraringn P och P Foumlr ett idealt elastiskt material med konstant elasticitetsshymodul blir spaumlnningsoumlkningen teoretiskt dubbelt saring stor som den spaumlnshyningsoumlkning ilas som erharinglls ur Boussinesqs ekvation

Foumlrsoumlksresultat har emellertid visat att det jordtryck som erharinglls mot en kaumlllarvaumlgg fraringn ett vaumll packat friktionsmaterial kan bli naringgot mindre aumln 2Lias medan jordtrycket vid loumls utfyllnad kan bli naringgot stoumlrre aumln 26as [lOJ Enligt den engelska raquoCode of Practiceraquo antas jordtrycket motsvara 186as

Naumlr jordtrycksoumlkningen antas vara dubbelt sauml stor som den som erharinglls ur Boussinesqs spaumlnningsckvution kan oumlkningen av jordtryckct fraringn en linjelast Q (kNm) beraumlknas ur

6a1io= (4QTTz) sin2 a cos~ a

daumlr z aumlr avstaringndet fraringn markytan till en punkt daumlr jordtrycksoumlkningen beshyraumlknas enligt fig 32 b

Spaumlnningsoumlkningen fraringn en punktlast P (kN) erharinglls ur

6a1to = (3PrR2) sin2 a cos a

daumlr R aumlr avstaringndet fraringn lastens angreppspunkt till den punkt daumlr jordtrycket beraumlknas (fig 32b) Vid berilkningarna har antagits att kontraktionstalet m=20

Fig 32i Beraumlkning av jordshytryek mot oeftergivlig vaumlgg

Linjelast Q eller punJdlasl P

Fig 32b Jordtryck mot oeftershygivlig vaumlgg fraringn linjelast eller punk tias

131


4 Aktivt jordtryck

41 Aktivt jordtryck i lriktionsmaterial

411 Erforderlig vaumlggroumlrelse

Foumlrsoumlk har visat att den vinkelaumlndring eller parallellfoumlrskjutning som ershyfordras foumlr att jordtrycket skall minska fraringn vilojord tryck till aktivt jordtryck aumlr av storleksordningen H2 000 naumlr fyllnadsmaterialet bakom vaumlggen utshygoumlrs av ett vaumll packat friktionsmaterial (houmlg relativ Jagringstaumlthet) medan H500 erfordras naumlr den relativa lagringstaumltheten aumlr laringg (Haumlr stoumldvaumlggens houmljd) Vid exempelvis en 5 rn houmlg vaumlgg erfordras en parallellfoumlrskjutning av storleksordningen 25 mm foumlr att uppnaring aktivt jordtryck i friktionsmaterial naumlr lagringstaumltheten aumlr houmlg

412 Allmaumlnt fall

Vid oregelbunden markyta och oumlverlast kan jordtrycket foumlr en oaumlndligt laringng vaumlgg bcrJknas grafiskt enligt Culmanns metod saringsom visas i fig 4J2a Foumlr en antagen plan glidyta AB avsaumltts j ett kraftdiagram med godtycklig skala den utglidandc jordkilens tyngd W linjelasten Q och den del av den utbredda lasten ql som verkar paring jordkilen i (a) av fig 412a Paring jordkilen verkar aumlven kraften R som aumlr resultanten till normalkraften N mot den anmiddot tagna glidytan och skjuvkraften T laumlngs samma glidyta Resultanten R till dessa tvaring krafter lutar vinkeln cfa mot normalen till glidytan AB och vinkeln (rf + 3) mot horisontalplanct (Jord materialets skjuvharingllfasthet antas vara helt tagen i anspraringk laumlngs den antagna glidytan ltp-analys)

Resultanten Rs riktning kan bestaumlmmas genom att avsaumltta vinkeln J fraringn en sk baslinje som lutar vinkeln cfa med horisontalplanet saringsom visas i (a) av fig 412a Paring den utglidande jordkilen verkar dessutom vaumlggens reaktionskraft P som aumlven benaumlmns jordtryck Denna krafts riktning aumlr beroende av dels vaumlggens lutning (ro) dels vaumlggfriktionsvinkeln Pamiddot Kraften P lutar vinkeln (ro+ ltfiagt med horisontalplanct saringsom visas i (a) Jaumlmvikt fordrar att kraftpolygonen aumlr sluten Detta villkor bestaumlmmer Ps och Rs storlek foumlr den antagna brottytan

Eftersom man inte paring foumlrhand vet vilken brottyta som erbjuder det laumlgsta motstaringndet mot utglidning och det houmlgsta vaumlrdet pauml jordtrycket maringste ett antal olika brottytor (I 2 3 4 och 5) undersoumlkas saringsom visas i (b) av fig 412 a Den brottyta som ger det houmlgsta vaumlrdet paring reaktionskraften P aumlr den kritiska brottytan laumlngs vilken utglidning sker Den rcaktionskraft som

Linjelost Q Utbredd last q_ -

R

Rs riktning

a

Fig 4l2a Beraumlkning av aktivt jordtryck i friktionsmaterinl (Grundvattenytan belilgen under stoumldmurens fotpunkt)

132


Linjelast G -- ult7

Jw

w Fig 412b Beraumlkning av aktivt jordtryck i friktionsrnatcrial (Grundvattenytan belaumlgen

svarar mot denna brottyta aumlr lika stor som det aktiva jordtryck Pa som vcrM kar mot vaumlggen Detta jordtryck kallas aktivt jordtryck enligt Coulomb

Det totala jordtryckets storlek aumlr enligt denna beraumlkningsmetod oberoM ende av jordtryckets foumlrdelning som paringverkas av vaumlggens deformation Roterar stoumldvaumlggen kring fotpunkten genomkorsas jorden av ett stort antal brottplan som utgaringr fraringn vaumlggen paring olika nivaringer Foumlrdelningen kan i detta fall bestaumlmmas genom att beraumlkna det aktiva jordtrycket foumlr glidytor paring olika nivaringer Om markytan inte aumlr plan eller om jordmatcrialets egenskaper varierar (exempelvis skiktat) oumlkar jordtrycket inte raumltlinigt med avstaringndet under markytan

Beraumlkningen av jordtrycket mot en stoumldkonstruktion daumlr grundvattenshyytan aumlr belaumlgen oumlver vaumlggens fotpunkt visas i fig 412b Parvattentrycket mot stoumldkonstruktionen eller laumlngs den antagna brottytan antas vara proshyportionellt mot avstaringndet till grundvattenytan Ingen stroumlmning antas ske i jorden De resultanter U1 och U2 till de hydrostatiska parvattentryck som verkar mot den antagna brottytan och mot stoumldvaumlggen kan sedan beraumlknas Resultanten till dessa tvaring krafter balanserar tyngden Ww av den kil med vatten (streckad i fig 412b) som aumlr belaumlgen under grundvattenytan Den kraftpolygon daumlr krafterna Ui U2 och Ww ingaringr aumlr saringledes sluten Jaumlmvikt fordrar aumlven att den kraftpolygon daumlr krafterna Q q W P och R ingaringr aumlr sluten Kraften W motsvarar den utglidande jordkilens tyngd under vatshyten Krafterna P och R aumlr de effektivkrafter som erfordras foumlr jaumlmvikt laumlngs den antagna brottytan Totalkraften P mot stoumldmuren kan sedan beraumlknas ur krafterna P och U2 (fig 412b) Beraumlkningarna maringste emellertid uppreshypas foumlr olika moumljliga brottytor genom vaumlggens fotpunkt paring samma saumltt som i fig 412a Den brottyta som ger det stoumlrsta vaumlrdet paring P och som erbjushyder det minsta motstaringndet mot utglidning motsvarar den verkliga brottytan i jorden och det verkliga jordtrycket

LinjelastGl

1 Ekvipotenshyt t1alinje

Fig 412c Beraumlkning av aktivt jordtryck i friktionsmaterial vid vattenstroumlmning

Q -fl~linjeR~

91

p

w

oumlver stoumldmurens fotpunkt)

~ gt--_(3aslinje

(s rikt- -_ p nmg -

W Rs riktning

133

______________________________Avd 17 Geoteknik 1754

Vid stroumlmning i jorden raringder inte jaumlmvikt mellan de krafter som svarar mot porvattentrycken i olika snitt Vid beraumlkning av jordtrycket mot en stoumldshyvaumlgg maringste samtliga krafter beaktas saringsom visas i fig 412c Parvattentrycket och den resulterande kraften U laumlngs en potentiell brottyta kan beraumlknas med hjaumllp av ett stroumlmlinjenaumlt Denna hydrostatiska kraft verkar vinkelshyraumltt mot den antagna brottytan Resultanten R till effektiv- och skjuvspaumlnshyningarna Hlngs brottytan lutar vinkeln cfi med normalen till brottytan Jaumlmvikt fordrar att kraftpolygonen foumlr samtliga krafter aumlr sluten Eftershysom Ps och Rs riktningar aumlr kaumlnda kan resultanten R beraumlknas foumlr den antagna brottytan (fig 412c) Beraumlkningarna maringste emellertid upprepas foumlr olika antagna brottyper genom vaumlggens fotpunkt Den brottyta som ger det stoumlrsta vaumlrdet foumlr resultanten P motsvarar den verkliga brottytan och maximivaumlrdet det aktiva jordtrycket mot vaumlggen

413 Jordtryck vid konstant marklutning och konstant oumlverlast

Det aktiva jordtrycket Pa oumlkar med oumlkad oumlverlast Q och med oumlkad lutshyning a av markytan Vid jaumlmnt foumlrdelad oumlverlast q och vid konstant vaumlggshylutning ro kan Pa beraumlknas direkt ur ekvationen

K012--------------10 I

05

0 1Ol ~ -20j -10middot 0 bull -30bull -20j -10 +10

12 1~ 115 12 13

0 -0

01 -1 o =-ca - L_ e-c Lltc ~ _shyw ----~r-1-l ~+ ~

02 20middot

02 1 middotr-l-==--_

~- --- - ---- ~bull-=11+-+-_+-_-_--i=----=-----1---L-+------- _J-- -~--1-o1 -0

middotJ-3o-J -~i -10middot +to riomiddot bull30bull~ c(-t0 -iomiddot -2oj -10 o bull10middot

Flg 413a

-lpdeg I

-2obulll-f11iv gt

~20middot bulllO +t0bulla

12 11 11 12 15 12 13 13 12 115

Fig 413b Samband mellan faktorn Ka inre friktionsvinkeln ltgt samt o w och fa enligt fig 413a Foumlr vaumlrden paring efia melshylan O och +ltgt kan interpoleras riitlinigt

134


Pa=Ka [ygh22+qh(1 +tanw tan a)J

daumlr Ka aumlr jordtryckskoefficienten foumlr aktivt jordtryck Denna kan beraumlknas ur uttrycket

- --------=-cos_(p7=-=w=)====a==shyK -a [ vin(f+p)sin(f-a)]cos2 w cos (Pa + w) 1 + _ ___ _cbullc_ _ ___

cos (Pa +w) cos (a -w)

Vid rotation kring stoumldvaumlggens fotpunkt naumlr jorden genomkorsas av ett stort antal brottplan erharinglls jordtrycket ur ekvationen

Oa =- Ka[ygz-J- q(I +tan w tan a)J

Vaumlrdena paring jordtryckskoefficienten Ka anges i fig 413 b

414 Jordtryck mot vertikal glatt vaumlgg vid horisontell markyta

Naumlr vaumlggen aumlr glatt (friktionsfri) och vertikal och naumlr markytan aumlr hori~ sontell kan jordtryckets storlek och foumlrdelning beraumlknas direkt ur den spaumlnningscirke som motsvarar brott i jorden (Rankines jordtrycksteori) Det aktiva jordtryck a som verkar mot stoumldkonstruktionen aumlr i detta fall lika med den minsta huvudspaumlnningen a medan det effektiva oumlverlagringsbull trycket a~ motsvarar den stoumlrsta huvudspaumlnningen O~ enligtfig 414a Denna beraumlkningsmetod foumlrutsaumltter emellertid att jorden bakom stoumldkonstrukshytionen befinner sig i brottillstaringnd och att utglidning sker laumlngs ett stort antal brott- eller glidytor dvs stoumldkonstruktionen roterar kring fotpunkten Man kan visa att brottytorna i detta fall lutar vinkeln (45deg+f2) mot horisonbull talplanet

Effcktivjordtryckets intensitet a~ paring avstaringndet z under markytan kan detta fall direkt beraumlknas ur ekvationen

a~ = Kaa = [(I -sin lt)(1 +sinlt)] [q+y1gh1 +(y111 -yu)c(z-lt1)]

Till detta effektivtryck tillkommer eventuellt porvattentryck Parvattenmiddot trycket aumlr beroende av grundvattenytans laumlge Foumlr det fall som visas i fig 414a aumlr

Effektivspoumlnningsmiddotcirkel

P

Totalspaumlnnings cirkel

gt GW _______ IL---l----+---i---L---0

Effektiv tryck

Fig 414a Aktivt jordtryck enligt Rankine foumlr friktionsmaterial

135

Avd 17 Geoteknik 1754 Totaltrycket Oa mot vaumlggen aumlr lika med summan av effcktivtryckct a ochporvattentrycket u enligt

Oa=aa+u

Det jordtryck som erharinglls enligt denna beraumlkningsmetod benaumlmns aktivtjordtryck enligt Rankine

Exempel I fig 414b visas jordtrycksfoumlrdeningcn mot en 4 m houmlg stoumldjeshymur daumlr aringterfyllnadsmaterialet bestaringr av sand med cf=31deg Grundvatten~ytan aumlr belaumlgen 2 m under markytan Stoumldmuren antas vara vertikal ochfriktionsfri (glatt) Markytan aumlr horisontell

0 oa u o

Nivaring kNrni kNrnl kffrac14n -2 m -2 m 99 0 99

-4m 142 200 342

Pig 414b Beraumlkningsexempcl

415 Jordtryck fraumln yttre last Jordtrycket fraringn en jaumlmnt foumlrdelad oumlverlast q eller en linjelast Q beraumlknasenligt 412 och 413 Jordtrycket JPa fraringn en punktlast P kan approximashytivt beraumlknas ur

llPa - (Pa) tan (45deg -f2)

0

C lPunkiastP) ellerlinjeast(Q) --Punktlast(P) eller

- linJelast (Q)r

I

I

bull II

II

1

Utbredd last9 (Bxl)

ouml Pa (linjelast)

b b Fig 415a Jordtryek fraringn oumlverlast enligt [16J Fig 415b Jordtryck fraringn oumlverlast enligt [71

36

Kap 175 Jordtryck 1754 Enllgt [16] kan iPa betraktas som en linjelast paring strlickan a Dess angreppsshy

punkt kan berliknas saringsom visas i fig 415a Emellertid torde DPa vara utshybredd oumlver en viss houmljd av vaumlggen Den foumlrdelning som foumlreslarings i [7] visas ifig 415b Det har hUrvid antagits att jordtrycket aumlr triangulaumlrt foumlrdelatlaumlngs vaumlggen

En linjelast Q som aumlr parallell med stoumldvaumlggen ger ett jordtryck DPaDetta jordtryck kan approximativt beraumlknas ur uttrycket

ilPa- Q tan(45deg-f2)

Laumlget av vcrkningslinjen enligt [16] anges i (a) av fig 415aEn utbredd last q som verkar paring en avgraumlnsad yta B x L daumlr L aumlr lastens

utstraumlckning parallellt med stoumldvaumlggen kan beraumlknas saringsom visas i fig 415aAvstaringndet mellan lastytans framkant och vaumlggen aumlr lika med a Tillskottetper laumlngdenhet paring straumlckan (a+ L) blir

ilPa - [qBL(a+L)] tan (45deg-f2)

Verkningslinjens laumlge erharinglls pauml samma saumltt som vid linjelast

42 Aktivt jordtryck i kohesionsmaterial

421 Erforder[ig vaumlggroumlrelse

Samspelet mellan vaumlggroumlrelse och jordtryck i kohesionsmaterial aumlr obeshytydligt utforskat Faktorer som materialets konsolidering och krypning bishydrar till att relativt stor vaumlggroumlrelse erfordras foumlr att aktivt jordtryck skallkvarstaring under en laumlngre tid Erforderlig vaumlggroumlrelse foumlr att uppnt aktivtjordtryck torde vara av storleksordningen 001 H vid fast lera och 002 Hvid loumls lera daumlr Haumlr vaumlgghoumljd [15]

422 Allmaumlnt fall

Naumlr saringvaumll markytan som vaumlggen lutar erharinglls jordtrycket enklast grafisktenligt den metod som visas i fig 422a Vaumlggen antas vara oaumlndligt laringngNaumlr vaumlggens laumlngd aumlr mindre aumln 3 it 4 garingnger vaumlgghoumljden boumlr man ta haumlnshysyn till kohcsionen laumlngs aumlndytorna vid beraumlkning av jordtrycket Laumlngs

linjelast Q

C c0 O 0

Q

N

w

Fig 422a Beraumlkning av aktivtjordtryck i kohesionsmatcrial

137


IV

Fig 422b Fis 422c

den antagna brottytan i fig 422a verkar skjuvkraften C11 som aumlr proporshytionell mot den odraumlnerade skjuvhftllfastheten c11 och brottytans laumlngd le Adhesionskraften Ca laumlngs vaumlggen aumlr beroende av vaumlggens laumlngd la och adshyhesionen ca Adhesionen raumlknas endast vara verksam laumlngs den del av vaumlgshygen som aumlr belaumlgen under den ytliga sprickzonen Reaktionskraften P ershyharinglls ur en kraftpolygon (fig 422a) Riktningarna hos krafterna P och Naumlr kaumlnda Man kan bestaumlmma jordtrycket genom att undersoumlka stabilitetsfoumlrshyharingllandena laumlngs olika glidytor (fig 422b) Farligaste glidyta aumlr den som ger det stoumlrsta jordtrycket mot vaumlggen Om markytans oumlversta del utgoumlrs av sprucken torrskorpclera antas glidytorna sluta vid sprickzonens unshyderkant (fig 422c) I sprickzonen raumlknar man vanligtvis med ett vattenshytryck Pw om sprickzonen aumlr odraumlnerad

Dragspaumlnningar uppstaringr i jorden naumlrmast markytan som foumlrorsakar dragsprickor ett par dagar till ett par veckor efter en urschaktning Djupet av denna ytliga dragzon Hkr i fig 422c kan beraumlknas ur ekvationen

Hkr = (Zr11 - q)yg

daumlr y aumlr materialets densitet (skrymdensitet) och g aumlr jordaccelerationen (98 ms2J Sprickorna reducerar lerans genomsnittliga skjuvhaumlllfasthet sprickzonen varvid det aktiva jordtrycket mot vaumlggen oumlkar

Naumlr vaumlggen lutar kraftigt mot den bakomliggande jorden beraumlknas jordtrycket med hjaumllp av cirkulaumlrcylindriska glidytor Jordtryckets verkshyningslinje antas vanligtvis skaumlra stoumldvaumlggen paring halva houmljden

423 Jordtryck mot vertikal vaumlgg vid horisontell markyta

Jordtrycket mot en vertikal glatt (adhesionsfri) vaumlgg kan direkt beraumlknas ur ett mohrdiagram naumlr markytan iir horisontell (fig 423a) Den stoumlrsta huvudspaumlnningen motsvarar det totala oumlverlagringstrycket Cfv medan den minsta huvudspaumlnningen motsvarar det aktiva totala jordtrycket Cfa (inshyklusive porvattentryck) Utglidning antas ske laumlngs brottytor som lutar 45deg med horisontalplanet Det totala aktiva jordtrycket erharinglls ur

aa = Cfv-2r1u = q+ygz-21u

w p

138

0

Kap 175 Jordtryck 175 5

lntis-kn brottytor r

( Vnttcntryck 2 ru-q

~__---g-2 Tru-9

h V-rgtg c~[ -Totnlspcinningscirkcl-L-_ ________L__ _(T

7a r-J_fruI l ------------Vl---

JJ9h+ltJ-2 tru

Fig 423a Aktivt jordtryck enligt Rankinc foumlr kohcsionsmatcrial

Jordtryckct oumlkar saringledes med oumlkad utbredd last q och med oumlkat djup unshyder markytan Naumlr oumlvcrlagringstrycket aumlr laringgt erharinglls dragspaumlnningar i jorden naumlrmast markytan ned till det kritiska djupet (2r1u-q)yg Eftersom dragharingllfastheten aumlr laringg spricker jorden ned till detta djup Sprickorna kan emellertid bli fyllda med vatten vilket oumlkar horisontaltrycket mot stoumldshyvaumlggen Vid beraumlkning av jordtryck antas som regel ett hydrostatiskt tryck mot vaumlggen ned till djupet (2 -r1u - q)(y-yw)C (fig 423 a)

Nivaring o kNmi

kNftnl

q1J

kNm~ -Zm -

-2m -8 20 20

~4m- -tm 24 o 40

-6m 56 60 60

-6m- -Sm 80 88

-lom 120 100 120 -8 m-

1l o=q ncir q~ ifv Fig 423b Bcraumlkningscxempcl

deg1 Oiv niir o iTv

Exempel I fig 423 b visas jordtrycksfoumlrdelning mot en 10 m houmlg spontshyvaumlgg Jorden bakom spontvaumlggen utgoumlrs av lera med en odraumlnerad skjuvshyharingllfasthet av 20 kNm2 Spontvaumlggen antas vara glatt (-ra= 0) och markytan horisontell De sprickor som erharinglls naumlrmast markytan har antagits vara vattenfyllda

5 Passivt jordtryck

51 Passivt jordtryck i friktionsmaterial


Enligt [I SJ erfordras en vaumlggroumlrelse av storleksordningen 0002 H foumlr att uppnaring passivt jordtryck i friktionsmaterial vid fast lagring (JD= 10) daumlr H aumlr vaumlgghoumljden Motsvarande vaumlggroumlrelse vid loumls lagring (JD=0) aumlr 0006 H Dessa vaumlrden torde gaumllla foumlr en relativt glatt vaumlgg med laringg vaumlggfriktion Emellertid erfordras troligtvis en betydligt stoumlrre roumlrelse (av storleksordshyningen 005 H till 01 H) foumlr att uppnaring passivt jord tryck naumlr vaumlggytan aumlr raring Det passiva jordtrycket som daring erharinglls kan vara 3 aring 4 garingnger stoumlrre aumln passivt jordtryck enligt Rankine (vid glatt vaumlgg)

139

Avd 17 Geoteknik

512 Allmaumlnt fall

Plan brottyta Jordtrycksresultantens storlek och laumlge kan beraumlknas grafiskt enligt fig 512a Vid laringga vaumlrden paring vaumlggfriktionen naumlr brottytan antas vara plan beraumlknas det passiva jordtrycket mot stoumldblocket saringsom visas i fig 512a Skjuvkraften T som verkar laumlngs den antagna brottytan aumlr riktad mot stoumldblocket Resultanten R lutar vinkeln ti mot normalen vid brott i jorden Ur en kraftpolygon kan kraften P beraumlknas Kraftens storlek aumlr emellertid beroende av den antagna plana brottytans lutning mot vertikalshyplanet Eftersom brott sker laumlngs den brottyta som erbjuder det minsta motshystaringndet mot utglidning maringste ett antal moumljliga brottytor undersoumlkas (fig 512b) Den brottyta som ger det laumlgsta vaumlrdet paring P benaumlmns kritisk brottshyyta Utglidning vid brott sker laumlngs denna yta och vaumlrdet paring P antas motshysvara det passiva jordtrycket PP

Spiralformad brottyta Passivt jordtryck kan aumlven beraumlknas ur antagandet att brott sker laumlngs en spiralformad brottyta (fig 512c) med ekvationen

r= roeOtantmiddot

Den logaritmiska spiralen har den egenskapen att radien till kurvan lutar vinkeln ltp med normalen Eftersom aumlven resultanten till normal- och skjuvspaumlnningarna laumlngs den antagna brottytan lutar vinkeln rfo med norshymalen kommer verkningslinjen foumlr R att garing igenom spiralens centrum Den reaktionskraft P som svarar mot den antagna brottytan kan sedan beraumlknas ur en momentekvation med avseende paring spiralens centrum 0 Vid jaumlmvikt aumlr

P= (Qr1 +qlr~+ Wrw)rp

Eftersom utglidning sker laumlngs den brottyta som erbjuder det minsta motshystaringndet maringste ett antal olika moumljliga brottytor undersoumlkas Den brottyta som ger det minsta motstaringndet benaumlmns kritisk brottyta och vaumlrdet paring jordshytrycket P motsvarar det passiva jord trycket Ppmiddot Emellertid aumlr det beraumlknade vaumlrdet paring PP beroende av kraftens vcrkningslinje Dess laumlge aumlr bl a beroende av vaumlggens deformation och roumlrelse Vanligtvis antas att PP verkar mitt paring vaumlggen

Antagen brottyta

N w

Cf0

~P-2 vid11 lt35 WIbull=Q+9t+v

Pa ~P3 vid lgt35 --Baslinje w lt watltc-lir-shy w

ql wt w

p

Fig 5l2a Beraumlkning av passivt jordtryck i friktionsshy Fig 512b material naumlr brott antas ske laumlngs plan brottyta

1755

2

5

140


h2

h2

r 9~~P= Qr+q-li_middot+Wrw wi p

Fig 512c Beraumlkning av passivt jordtryck naumlr brott antas Fis 512d Beraumlkning av passivt jordtryck naumlr brott antasske laumlngs en spiralformad brottyta ske laumlngs en cirkulaumlrcyiindrisk brottyta

Cirkuliircylindrisk brottyta Det passiva jordtrycket PP kan aumlven beraumlkshynas med hjaumllp av cirkulaumlrcylindriska brottytor (fig 512d) Brottytan varscentrum aumlr belaumlget i punkten Opasserar genom stoumldblockets fotpunkt Foumlrstberaumlknas resultanten W till egenvikten W linjelasten Q och den utbreddalasten ql Sedan bestiims skaumlrningspunkten A mellan resultanten W ochjordtrycket P vars riktning och verkningslinje antas vara kaumlnd Genompunkten A verkar aumlven resultanten R till normal- och skjuvkraften laumlngsbrottytan Denna resultant m[tste emellertid aumlven tangera den streckaderaquofriktionscirkelmgt med radien KR sin ltf (Koefficienten K aumlr beroende avspaumlnningsfoumlrdclningen laumlngs den antagna brottytan samt av centrumvinshykeln 0) Detta villkor bestaumlmmer resultantens riktning Resultantens och Se 174412jordtryckcts storlek kan sedan beraumlknas ur en kraftpolygon foumlr den antagnabrottytan (fig 5l2b) Eftersom brott sker laumlngs den brottyta som erbjuderdet laumlgsta motstaringndet mot utglidning maringste ett antal moumljliga brottytor medolika laumlge undersoumlkas Passivt jordtryck P P erharinglls foumlr den brottyta som gerdet laumlgsta vaumlrdet paring jordtrycket och saringledes erbjuder det laumlgsta motstaringndetmot utglidning

513 Lutande vaumlgg och lutande markyta Vid plan vaumlgg och lutande markyta kan det passiva jordtrycket beraumlknasdirekt ur ekvationen

P11 = KP yghe2

daumlr KJJ aumlr jordtryckskoefficienten foumlr passivt jordtryck Denna koefficientkan beraumlknas ur ekvationen

cos2 (ltf + w)K ~ - -------~========~

p bull (coswwcos w-)[1- vin(f+fa)sin(f+a)] a cos(w-cfgtJcos(a-w)

Vid haumlrledning av denna ekvation har antagits att brottytan aumlr plan varfoumlrekvationen endast aumlr tillaumlmpbar naumlr vaumlggfriktionsvinkeln ltfoa uppfyllervillkoren i 51 I

141

5


Kp

1~gt M~ o 0

o Fig 513 Samband mellan Kp och inre friktionsvinkeln f foumlr ltPa=O Pa=4i3 resp ltba=t2 vid jordtryck mot vertikal vaumlgg (w=O) vid horisontell markyta (laquo=0)

Jordtryckskoefficienten Kp visas i fig 513 foumlr en vertikal vaumlgg som en funktion av den inre friktionsvinkeln rpbull Beraumlkningarna har utfoumlrts foumlr Pa-0 fa-p3 och Pa-p2

514 Vertikal glatt vaumlgg och horisontell markyta Jordtryckets storlek och foumlrdelning kan direkt beraumlknas med hjaumllp av ett mohrdiagram (fig 514a) naumlr viiggcn aumlr glatt Vid rotation kring stoumldshyblockets fotpunkt sker utglidning laumlngs ett stort antal plana brottytor som lutar (45deg - rfo2) med horisontalplanet Det vertikala effektiva oumlvcrshylagringstryckct a~ motsvarar i detta fall den minsta huvudspaumlnningen a och horisontaltrycket ai den stoumlrsta huvudspaumlnningen a Effektivtryckctai erharinglls direkt ur ekvationen

lt(h = KP a~

r Efrkiv-

~---_-Totol~poumlnnng

llt__j__L___-1__r

[_middot - r1 l ltT) ltT ~J

l_t (9 bull h)19bull h29)K hzYw 9

Det effektiva oumlverlagringstrycket aumlr beroende av grundvattenytans laumlge Jordtryckskoefficientcn Kri beraumlknas ur KP = (1 +sin cfo)(1 - sin cfo) = tan2 (45 + cfo2) Det antas i detta fa1 att ingen grundvattenstroumlmning sker i jorden Totalshytrycket som aumlr lika med summan av cffcktivtryck och partryck aumlr beroshyende av grundvattenytans laumlge

Exempel I fig 514b visas det passiva jordtrycket mot ett glatt foumlrankshyringsblock med 2 m houmljd Markytan som aumlr horisontell aumlr belastad av en

Fig 514a Passivt jordtryck enshyligt Rankinc foumlr friktionsmateshyrial

Nivaring

0 mGW

-1 m

-2 m

up a kNm2 kNm2 kNm2

30 0 30

0 111 10 121

Fig 514b Beraumlkningsexcmpel

142

Kap 175 Jordtryck

oumlverlast q= 10 kNm2bull Jorden framfoumlr foumlrankringsblocket utgoumlrs av sand med tf = 30 Grundvattenytan aumlr belaumlgen I m under markytan

52 Passivt jordtryck i kohesionsmaterial


Man boumlr i regel raumlkna med att en mobilisering av det passiva trycket i koshyhesionsmaterial kraumlver stoumlrre vaumlggroumlrelser aumln det aktiva trycket Erforderlig roumlrelse vid glatt vaumlgg torde vara av storleksordningen 002 H vid oumlverkonshysoliderad lera och 004 H vid normalkonsoliderad lera daumlr H aumlr vaumlggshyhoumljden

522 Allmaumlnt fall

Plan brottyta Det passiva jordtryckcts storlek kan beraumlknas grafiskt saringsom visas i fig 522a Paring den utglidande jordkilcn verkar laumlngs stoumldblocket adshyhesionskraften Ca och laumlngs den antagna plana brottytan kohesionskraften Cu Denna aumlr proportionell mot brottytans laumlngd och materialets odraumlnerade skjuvharingllfasthct Plana brottytor kan anvaumlndas vid beraumlkningarna naumlr Caltfrac12 Cu och naumlr markytan aumlr horisontell Jord trycket mot stoumldblocket beshystaumlms foumlr ett antal olika moumljliga brottytor (fig 522a) Det laumlgsta jordtrycket motsvarar passivt jordtryck mot stoumldjemuren och motsvarande brottyta representerar den kritiska brottytan fiCirkuaumlrcylindrisk brottyta Naumlr vaumlggen eller markytan lutar beraumlknas jordtrycksresultanten med hjaumllp av cirkuliircylindriska glidytor (fig 522b) Vcrkningslinjen foumlr resultanten P antas skaumlra stoumldvaumlggen paring halva houmljden

Den reaktionskraft P som erfordras foumlr jaumlmvikt laumlngs den antagna brottshyytan kan beraumlknas ur en momentekvation med avseende paring rotationspunkshyten 0 Emellertid maringste ett antal moumljliga brottytor undersoumlkas Den brottshyyta som erbjuder det Higsta motstaringndet mot utglidning och som ger det laumlgsta vaumlrdet paring P motsvarar den kritiska brottytan laumlngs vilken ulglidning sker Vaumlrdet paring P motsvarar passivt jord tryck PP mot stoumld blocket

523 Vertikal glatt vaumlgg och horisontell markyta

Passivt jordtryck kan i detta fall beraumlknas direkt med hjaumllp av ett mohrshydiagram (fig 523) Utglidning antas ske laumlngs brottytor som lutar 45deg med horisontalplanet (c-analys) Det jordtryck som daring erharinglls aumlr det totalshytryck som verkar mot vaumlggen

aP =av+2r1u

Vid en jaumlmnt utbredd oumlverlast q erharinglls foumlljande jordtryck paring avstaringndet = under markytan

175 5

Fig 522a Beraumlkning av passivt jordtryck i kohesionsmaterial (brott laumlngs plan brottyta)

p Wr ar qlr2 Cuc-Ca9 rP

Fig 522 b Beraumlkning av passivt jordtryck i kohesionsmaterial (brott laumlngs cirkulaumlrcyHndrisk brottyta)

Fig 523 Passivt jordtryck enligt Rankine foumlr kohesionsmaterial

143

Avd 17 Geoteknik 175 6-7

6 Beraumlkningsdata

61 Allmaumlnt

Enligt gaumlngse svensk praxis uppskattas friktionsmaterials inre friktionsshyvinkel och skrymdensitet med ledning av materialets benaumlmning och agshyringstaumlthet Vid kohesionsmaterial bestaumlms i allmaumlnhet den odraumlnerade skjuvharingllfastheten (r1u) och skrymdensiteten (vanligen Ym) paring geotekniskt Se kap 171 och 178

laboratorium Saumlkcrhetsfaktorer som anvaumlnds vid beraumlkning av jordtryck behandlas principiellt i 174 3 Vid beraumlkning av jordtryck anvaumlnds i allmaumlnshy Se liven kap 312

het en nominell inre friktionsvinkel ltfired (tan rfgtred = tan tpFltJ) och en nominell kohesion cred (cred=cFc) daumlr Fq och Fe aumlr delsaumlkerhetsfaktorer Delsaumlkerhetsfaktorn Fq vaumlljs ofta lika med 13 vid permanent konstruktion och lika med 12 vid temporaumlr konstruktion Vaumlrdet paring Fe saumltts i allmaumlnhet lika med 15 vid permanent konstruktion och lika med 13 vid temporaumlr konstruktion

Jfr hd 2 se aumlven 17123 och62 Materialkonstanter 171 66

Material Skrymdensitet Inre friktionsvinkeln (ltf) Oumlver GW1 Under GW Graumlnsvaumlrde Normal-y (tm) y (tm) vaumlrde~

Spraumlngsten 17 40~-45deg 42deg G~ 18 I 32deg-40 34bull Sand 18 300-3604 32deg Koks 05 40deg-45deg 40deg Stenkol 080-085 300-400 Styckekalk 07 45deg Saringgsparingn 025 30deg-34deg Koksaska 07-10 25deg-45deg Puderkalk 07 25deg Cement i pulverform 12-14 20deg-30deg 25deg Spannmaringl (vete raringg) 09-095 25deg-30 25deg

1 Med GW avses grundvattenytan z Med graumlnsvaumlrden avses vaumlrden som rekommenderats i olika normer och tekniska skrifter Betraumlffande grus och sand gaumlller de laumlgsta vaumlrdena foumlr ensgradcrade loumlst lagshyrade jordarter och de houmlgsta foumlr vaumllgraderade fast lagrade jordarter Med normalvaringrbull den avses vaumlrden som i allmaumlnhet kan anvaumlndas om materialens egenskaper inte aumlr noggrannare undersoumlkta ~ Vaumllgraderade material har houmlgre densitet 20 tm eller mera Foumlr runda korn aumlr friktionsvinkeln ca 2 laumlgre och foumlr kantiga och flisiga korn 2deg houmlgre aumln de angivna vilrdena

7 Jordtryck mot olika stoumldkonstruktioner

71 Jordtryck mot stoumldmurar och kaumlllarvaumlggar

711 Allmaumlnt Se kap 326

Jordtryckets storlek och foumlrdelning aumlr beroende av konstruktionens eftershygivlighet och deformation Eftergivliga konstruktioner saringsom stoumldmurar och kaumlllarvaumlggar dimensioneras i allmaumlnhet foumlr aktivt jordtryck medan oeftergivliga konstruktioner saringsom kulvertar och rambroar dimensioneras foumlr vilojordtryck

144

Kap 175 Jordtryck 1757 Fig 7l2a Inverkan av vilggcnsi Vciggdeformation Vciggdeformotion deformation och friktion paringjordtrycksfoumlrdclningen

0 b

712 Jordtryck mot eftergivlig kaumlllarvaumlgg eller stoumldmur

Skador paring kaumlllarvaumlggar som foumlrorsakats av foumlr stora jordtryck har blivit allt vanligare beroende paring att tunga schaktmaskiner anvaumlnds i oumlkad utshystraumlckning vid aringterfyllningsarbetet och att kaumlllarvaumlggarna utfoumlrts av beshytongharinglsten gasbetongblock eller laumlttklinkerblock

Jordtrycket mot en kaumlllarvaumlgg eller en stoumldmur aumlr fraumlmst beroende av hur aringterfyllnadsmaterialet placeras och packas samt av vaumlggens eller murens eftergivlighet (fig 712a) Roterar vaumlggen kring underkanten kommer jordshytrycket att oumlka i stort sett lineaumlrt med djupet enligt (a) om aringterfylnadsshymaterialet bestaringr av friktionsmaterial (sand eller grus) Aumlr vaumlggen understoumldd naumlra markytan saring att den deformeras saringsom visas i (b) minskar jordtrycket mitt paring vaumlggen paring grund av valvverkan Det totala jordtryckets storlek paringverkas daumlremot inte av vaumlggens utboumljning Friktion laumlngs schaktvaumlgg och kaumlllarvaumlgg eller laumlngs en stoumldmur paringverkar jordtryckcts storlek och foumlrdelshyning saringsom visas i (c) En saringdan upphaumlngning erharinglls naumlr jorden inte packats och aringterfyllnadsmaterialet saumltter sig Bestaringr aringterfyllnadsmaterialet av frikshytionsmaterial (sand eller grus) blir det totala jord trycket ca 20 a 30 Higre aumln det i (a)

Stoumldmurar och kaumlllarvaumlggar av betongharinglsten- eller laumlttklinkerblock torde i de flesta fall vara tillraumlckligt eftergivliga foumlr att kunna dimensioneras foumlr aktivt jordtryck om aringterfyllnadsmaterialet utgoumlrs av sand eller grus

Vid beraumlkning av jordtrycket mot stoumldmurar och kaumlllarvaumlggar anvaumlnds ib-analys om aringterfyllnadsmaterialet utgoumlrs av sand eller grus Enligt [16] boumlr ef = 34deg anvaumlndas vid grus ib= 32deg vid sand och tp = 30deg vid mo Emellershytid torde aringterfyllnadsmaterialets inre friktionsvinkel i allmaumlnhet vara stoumlrre aumln dessa vaumlrden Anvaumlnds torrskorpelera eller moraumln vars finjordshalt aumlr stoumlrre aumln 10 aring 15 boumlr stoumldmurarna eller kaumlllarmurarna dimensioneras foumlr vilojordtryck Aumlven risken foumlr tjaumllskjutning boumlr beaktas eftersom silt och moraumln ofta aumlr starkt tjaumllfarliga Intill uppvaumlrmda kaumlllarutrymmen torde risken foumlr tjaumllskjutningar vara ringa

Vid beraumlkning av aktivt jordtryck och vilojordtryck foumlrutsaumltts vanligtvis att grundvattenytan aumlr belaumlgen under grundlaumlggningsnivaumln Det stroumlmlinjeshynaumlt som erharinglls naumlr vatten staringr fritt paring ytan visas i fig 712 b Parvattenoumlvershytrycken i aringterfyllnaden naumlrmast grundmuren blir i detta fall mycket smaring Om draumlnerna helt eller delvis taumlpps igen genom att finjord spolas ut ur fyllshyningen kan houmlga paroumlvertryck uppstaring Taumlpps draumlnerna helt igen kan ett kombinerat vatten- och jordtryck uppstaring som aumlr tvaring till tre garingnger stoumlrre aumln det jordtryck som erharinglls naumlr draumlncrna fungerar

Naumlr aringterfyllnadsmaterialet placeras foumlrsiktigt bakom en stoumldmur eller kaumlllarvaumlgg utan packning erharinglls ett jordtryck som i stort sett motsvarar aktivt jord tryck om aumlterfyllnadsmaterialet utgoumlrs av friktionsmaterial Detta jordtryck kan beraumlknas efter Coulombs eller Rankines jordtrycksteorier (412 eller 414) Jordtrycket fraringn yttre last beraumlknas enligt 415

Packas aringterfyllnadsmaterialet boumlr stoumldmuren eller kaumlllarvaumlggen stoumlttas Efter packningen tas stoumlttorna bort Jordtrycket under packningen blir daring fraumlmst beroende av det packningsredskap som anvaumlnds Stoumlttorna stoumldmur och kaumlllarvaumlgg boumlr dimensioneras foumlr det jordtryck som gaumlller foumlr oeftershygivlig vaumlgg (31 och 32)

G) Stroumlmlinje

Ekvipolentiolinje

Fig 712b Berilkning avporoumlvershytryck med stroumlmlinjenaumlt

10-722445 Bygg lB Slirtryck 145


713 Jordtryck mot oeftergivlig kaumlllarvaumlgg eller stoumldmur

Aumlr stoumldmuren eller kaumlllarvaumlggen inte eftergivlig boumlr den dimensioneras foumlr vilojordtryck (Har aringterfyllnadsmaterialet packats erfordras en deformation av storleksordningen 005 av vaumlgghoumljden foumlr att minska jordtrycket fraringn vilojordtryck till aktivt jordtryck Vid loumls utfyllnad ilr erforderlig vaumlggdeshyformation ca 02 av vaumlgghoumljden)

Enligt [16] dimensioneras en gjuten betongvaumlgg som aumlr uppstyvad av bjaumllklag och tvaumlrvaumlggar foumlr ett jord tryck som aumlr 50 stoumlrre aumln aktivt jordshytryck Detta jordtryck motsvarar approximativt vilojordtryck Anvaumlnds kohesionsmaterial som aringterfyllnad dimensioneras vaumlggen enligt [16] foumlr ett jordtryck som aumlr 80 till 100 av det totala oumlverlagringstrycket Detta jordshytryck boumlr vara minst I 2 garingnger det aktiva jordtrycket

Vilojordtryck vid loumls utfyllnad eller naumlr aringterfyllnadsmaterialet packas beshyraumlknas enligt 31 Jordtrycket fraringn yttre last beraumlknas enligt 32

72 Jordtryck mot spontkonstruktioner

721 Allmaumlnt

Jordtrycket mot en spontvaumlgg paringverkas bl a av den typ av spontvaumlgg som anvaumlnds valt foumlrankringssystem spontvaumlggens boumljstyvhet och nedslagningsshydjup samt av den bakomliggande jordens haringllfasthets- och dcformationsshyegenskaper

Spontvaumlggar klassificeras i allmilnhet enligt tabell 721

Tabell 721 Klassificering av spontvaumlggar

Huvudgrupp Undergrupper

Konsolspontvaumlgg

Foumlrankrad eller strfivad spontvaumlgg med en foumlrankringsbull eller Ej inspaumlnd avstraumlvningsnivaring Inspaumlnd

Foumlrankrad eller slraumlvad spontvaumlgg medlera foumlrankrings- eller avstraumlvningsnivaumler

En konsolspontvaumlgg utan foumlrankringar eller avstrilvningar visas i (a) av fig 721 a Jordtryckct mot spontvaumlggen upptas av den del av spontvilggen som aumlr befaumlgen under schaktbottnen Vid avstraumlvade eller foumlrankrade spontvaumlggar upptas jordtrycket av foumlrankringar eller avstraumlvningar saringsom visas i (b) och (c)

Ncdslagningsdjupct och spantens boumljstyvhet paringverkar jordtryckets storshylek och foumlrdelning (fig 721 b) Vid en boumljlig spontvaumlgg erharinglls vid vanliga lastfull ett jordtryck som mitt pii spanten ilr lilgre aumln det som beraumlknas enligt Ranklnes jordtrycksteori pii grund av valvverkan nilr jorden bakom

i Utboumlj-

1 ning ~~7 ~middotmiddot2middot ~ r = ~ ~I I

o Konsolspontvoumlgg b Avstroumlvad eller foumlrankrad spontvoumlgg c Avstroumlvod eller fcirankrod spontvOgg med med en avstroumlvnings- eller foronkrngsnivaring flera ovstrOvnings- eller forankringsnivtier

Fig 72la

146

Kup 175 Jordtryck 1757 Fig 721 b Jordtrycks- och moshymentfoumlrdening i friktionsmateshy

Boumljlig rial vid vanliga lastfall spont--1 Boumljlig

spont Styv

77777

f spont Slyv

spont

I I

a Utboumljning b Jordtryckfoumlrdelning c Momentfordelning

spontcn utgoumlrs av friktionsmaterial Jordtrycket vid foumlrankringsnivaringn eller intill spontfoten blir daumlremot houmlgre aumln det som erharinglls ur den klassiska jordshytrycksteorln Jordtrycket mot spantens framsida naringr ett maximum ovanfoumlr spontfoten naringgot under schaktnivaringn Jordtrycket intill spantens underkant blir i allmaumlnhet laringgt Skillnader i spaumlnning goumlr att det maximala boumljmomenshytet blir foumlr en boumljlig spant betydligt laumlgre aumln boumljmomentet foumlr en relativt styv spant saringsom visas i (c) av fig 721 b Viss valvverkan torde aumlven upptraumlda vid kohesionsmatcrial saring att jordtrycket vid foumlrankringsnivaringn och intill spontfoten blir stoumlrre aumln mitt paring spanten Emellertid torde denna jordtrycksshyfoumlrdelning inte vara bestaumlndig beroende paring konsolidering och krypning naumlr skjuvharingllfastheten aumlr laringg (ru lt25 kNm11) Sambandet mellan jordtryck och relativ deformation aumlr ofullstaumlndigt utredd och paringverkas av ettstort antal faktorer Jordtryckets foumlrdelning kan beraumlknas endast foumlr vissa fall

Aumlven det valda foumlrankringssystemet paringverkar jordtrycksfoumlrdelningen Anvaumlnds foumlrspaumlnda stagfoumlrankringar eller placeras avstraumlvningarna efter hand som urschaktningen utfoumlrs kan jordtryckct mot spontcn i vissa full bli betydligt stoumlrre aumln vad som svarar mot Rankines eller Coulombs jordshytryckstcorier Jordtrycksfoumlrdelningen blir i friktionsmaterial och f fast lera i stort sett parabclformad paring grund av att spantens utboumljning blir liten vid markytan

Stora tillaumlggstryck kan erharingllas paring grund av vattenstroumlmning under en spontkonstruktion (fig 72lc och d) Detta tUaumlggstryck som i stort sett aumlr trapetsformat kan beraumlknas med hjaumllp av ett stroumlmlinjenaumlt

Vatten som stroumlmmar genom jorden paringverkar jordtryckets storlek och foumlrdelning naumlr jorden utgoumlrs av friktionsmaterial Naumlr vattenstroumlmningen aumlr nedaringtriktad saringsom visas i (a) av fig 72le oumlkar effcktivtrycket i jorden Det aktiva effektivtrycket mot spantens baksida kan beraumlknas genom att anvaumlnda en korrigerad skenbar densitet

Yrorr= (y + iv Yw)

daumlr iv aumlr stroumlmningsgradienten i vertikalled Paring motsvarande saumltt minskas det passiva cffektivtrycket vid spontfoten

mot spantens framsida av en upparingtriktad vattenstroumlm ((b) i fig 721 e) Vid beraumlkningarna anvaumlnds en korrigerad skenbar densitet

Jor = (y - iv Yw)

rwr ) iy i

h

)or~ -iv Fig 721 e Stroumlmningstryck

a Stroumlmlinje-noumlt b Vattentryck a Stniminjenoumlt b Vattentryck

Fig 721 c Vnttentryck vid foumlrankrnd spontkonstruktion Fig 721 d Vuttentryck vid konsolspont

147


Stroumlmningsgradienten iv aumlr foumlr det fall som visas i fig 721 c ungefaumlr lika med Hw3D Foumlr det fall som visas i fig 721 d aumlr iv= (H2 - H1)2D

722 Konsolspont

Det jordtryck som kan anvaumlndas vid dimensionering av konsolspont visas i fig 722 Vid friktionsmaterial antas aktivt jord tryck enligt Rankine verka mot spantens baksida Det houmlga koncentrerade jordtryck som verkar intill spontfotcn har ersatts med en linjelast R Mot framsidan antas passivt jordshytryck

I (c) av fig 722 visas det jordtryck som verkar mot en temporaumlr eller permanent konsolspont i lera vars odraumlnerade skjuvharingllfasthet -cfu under schaktnivaumln antas vara stoumlrre aumln 50 kNm2bull Det aumlr inte laumlmpligt att anvaumlnda konsolspontvaumlgg utom naumlr leran aumlr oumlverkonsoliderad I annat fall kommer spantens utboumljning att bli mycket stor Nettojordtrycket (4-cfu-ygH) mot spantens framsida under schaktnivaringn motsvarar skillnaden mellan passivt jordtryck paring spantens framsida och aktivt jordtryck enligt Rankine mot spantens baksida Paring samma saumltt har nettojordtrycket intill spontfoten beshyraumlknats Vid temporaumlr konstruktion antas att aktivtjordtryck enligt Rankine verkar mot spanten oumlver schaktnivaringn naumlr -c1ugt JO kNm2bull Detta jordtryck har kompletterats med ett vattentryck naumlrmast markytan Nr-c1u 10 kNm2

boumlr spontvaumlggen dimensioneras foumlr vilojordtryck (ah0 =08 ygz) I (c) av fig 722 visas aumlvenjordtrycksfoumlrdelningen vid permanent konstrukshy

tion naumlr den odraumlnerade skjuvharingllfastheten oumlver schaktnivaringn aumlr mindre aumln ca 25 kNm2bull Jordtrycket motsvarar vilojordtryck eftersom en relativt stor deformation erfordras foumlr att lerans skjuvharingllfasthet skall tas i anspraringk Naumlr skjuvharingllfastheten aumlr stoumlrre aumln 25 kNm2 motsvarar jordtrycket det som erharinglls ur en effektivspaumlnningsanalys med de haringllfasthetsparametrar som erharinglls exempelvis ur draumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk (cP-analys) Vid denna beraumlkningsmetod erfordras att porvattentrycket uppmaumlts eller beraumlknas

De foumlreslagna jordtrycksfoumlrdelningarna aumlr grundade paring ett mycket ringa antal maumltningar Man boumlr saringledes vara foumlrsiktig vid metodens anvaumlndning Framfoumlrallt aumlr man osaumlker paring vilken tidsgraumlns som boumlr saumlttas paring en temposhyraumlr konstruktion Vissa maumltningar tyder paring att jordtryckct i oumlverkonsolishyderad lera kan oumlka avsevaumlrt redan efter ett par maringnader Saring kan vara fallet med de skaringnska moraumlnlerorna daumlr lerhalten aumlr laringg

Jordtrycket kan ocksaring oumlka avsevilrt naumlr jorden bakom spanten fryser aumlven om jorden inte aumlr tjaumllskjutande Porvattnets volym oumlkar med 9 naumlr

--I I IH I I

D R

~-----J~l )g(H+D)KG

-b-l-d-4 ru-)9H 4 t )gH~Siru

Temporar konstruktion Permanent konstruktion

n Brottmekanism b Friklionsmalerial c Kohesionsmaterial

Pig 722 Jordtryck mot konsolspont

148


det fryser Oumlkar vattenhalten paring grund av vattenuppsugning kan volymoumlkshyningen bli aumlndaring stoumlrre Denna volymoumlkning kan foumlrorsaka att sponten roumlr sig successivt utaringt varje vinter [14] Vid permanent konstruktion boumlr den bakomliggande jorden bestaring av ett inte tjaumllfarligt material och grundvattenshyytan boumlr vara belaumlgen under schaktbottnen I annat fall boumlr spontkonstrukshytionen isoleras eller kunna vaumlrmas saring att den bakomliggande jorden inte fryser Man kan aumlven minska inverkan av tjaumlle genom att slaumlppa efter paring foumlrankringsstagcn

723 Spontvaumlgg med en avstraumlvnings- eller foumlrankringsnivauml

Jordtrycket mot en spontvaumlgg med en avstraumlvnings- eller foumlrankringsnivaring beraumlknas vanligen efter Rankines eller Coulombs jordtrycksteorier (fig 723 a och b) naumlr brott antas ske laumlngs en plan brottyta eller ur antaganshydet att brott sker laumlngs en cirkulaumlrcylindrisk eller spiralformad brottyta

Det verkliga jordtrycket blir som regel naringgot laumlgre vid spantens mitt aumln det aktiva jordtryck som beraumlknas enligt Rankines jordtrycksteori beshyroende paring valvverkan och friktion laumlngs spanten Paring samma saumltt kan jordshytrycket mot spantens framsida under schaktbottnen bli betydligt stoumlrre aumln passivt jordtryck enligt Rankine Denna valvverkan kan emellertid etimine-

08 gz

(r125kNrr-i2)

D

-l-t 41rumiddotygH

Ternpordr konstruktion

t-t 4yu-f9H

Permanent konstruktion

a Brotlrnekanisrn b Friktionsmaterial c Kohesionsmaterlal

Fig 723a Jordtrycksfoumlrdelning vid icke inspaumlnd spontvaumlgg med en foumlrankrings- eller avstraumlvningsnivaring

Rmiddot--

Temporaumlr konstruktion Permanent konstruktion

a Brot mekanism b Friktionsmaleriol c Kahciionsmateriol

Fig 723b Jordtrycksfoumlrdclning vid inspaumlnd spontvilgg med en foumlrankrings- eller avstraumlvningsnivauml

149

Avd 17 Geoteknik

ras genom skakningar eller att foumlrankringarna ger sig naringgot En deformation av storleksordningen 0001 H erfordras vid friktionsmaterial foumlr att elimishynera eventuell valvverkan Det maximala boumljande moment som erharinglls ur de angivna jordtrycksfoumlrdelningarna aumlr i vissa fall betydligt stoumlrre aumln det verkshyliga boumljmomentet i spanten beroende paring inspaumlnning vid spontfoten naumlr spontvaumlggcn aumlr boumljlig (fig 721 b) I [12] och [1 JJ har daumlrfoumlr foumlreslagits att det beraumlknade maximala boumljmomentet skall multipliceras med en momcntshyreduktionsfaktor micro som aumlr beroende av spontvaumlggens flexibilitet (L4-jEl) och av jordmaterialets egenskaper Vid den beraumlkningsmetod som foumlreslagits i [19] beraumlknas boumljmoment i spontvaumlggcn ur antagandet att den aumlr fritt upplagd i nivaring med schaktbottnen dvs att boumljmomentet vid schaktbottnen aumlr foumlrsumbart Denna beraumlkningsmetod gaumlller endast foumlr en relativt boumljshylig spontvaumlgg saringsom visas i (c) av fig 721 b

Oumlver foumlrankringsnivaringn kan passivt jordtryck erharingllas i det fall spanten roumlr sig mot den bakomliggande jorden Detta houmlga jordtryck kan foumlrorsaka att kraften i foumlrankringarna eller avstraumlvningarna kan bli betydligt houmlgre aumln vad som mmsvarar Rankines jordtrycksteori Emellertid aumlr det moumljligt att begraumlnsa stagkraften genom att goumlra spanten vek vid stagnivaringn saring att en plastisk led (flytled) utbildas vid denna nivaring om stagen eller avstraumlvningarna oumlverbelastas

En icke i11spii11d spontvaumlgg dimensioneras ofta foumlr det jordtryck som visas i fig 723a Vid friktionsmaterial antas vanligtvis att aktivt jordtryck verkar mot spantens utsida och passivt jordtryck mot spantens insida intill schaktshybottnen saringsom visas i (b) av fig 723a Erforderligt nedslagningsdjup bestaumlms av kvoten mellan mothaumlllande och paringdrivande moment kring avstraumlvningsshycller foumlrankringsnivaumln Denna kvot boumlr foumlr permanent konstruktion vara minst 20 och foumlr temporaumlr konstruktion 15 Vid temporaumlra sponter och smaring schaktdjup (Hlt2 aring 3 m) kan denna kvot i vissa fall vaumlljas saring laringg som 13

Jordtrycksfoumlrdelningen vid kohcsionsmaterial visas i (c) av fig 723a Det foumlreslarings att en temporaumlr spontkonstruktion dimensioneras foumlr aktivt jordtryck enligt Rankinc ned till schaktbottnens nivaring naumlr r1ugt 10 kNmll Dessutom har antagits att ett vattentryck verkar mot spanten ned till den nivaring daumlr vattentrycket aumlr lika stort som jordtrycket beroende paring att de dragsprickor som utbildas i jorden naumlrmast markytan kan vara fyllda med vatten Naumlrbullu 10 kNmll boumlr spontvaumlggen dimensioneras foumlr vilojord tryck (h0=08 ygz) Under schaktnivaringn verkar nettotrycket (41u-ygH) mot spantens framsida Foumlr att undvika stora roumlrelser av spontfoten pl grund av krypning och konsolidering boumlr leran under schaktbottncn vara starkt oumlvershykonsoliderad ltbulliu gt 50 kNm11) En permanent spontkonstruktion boumlr dishymensioneras foumlr ett houmlgre jordtryck aumln en temporaumlr spont saringsom visas i (c) av fig 723 b Naumlr materialets skjuvharingllfasthet 7fu - 25 kNm2 antas jordshytrycket mot spontvaumlggen svara mot vilojordtrycket (a110 =08 ygz) Naumlr fU gt 25 kNm11 boumlr de haringlfasthetsparametrar som erharinglls ur exempelvis draumlnerade direkta skjuvfoumlrsoumlk anvaumlndas vid beraumlkning av jordtrycket (ctp-analys)

I det fall bakomliggande jord utgoumlrs av muddringsmassor boumlr spontvaumlgshygen vid mjaumlla och lera dimensioneras foumlretthydrostatisktjordtryck (ah =ygz) Vid fridraumlnerade muddringsmassor av sand eller grus boumlr spontvaumlggcn dishymensioneras foumlr ett jordtryck som motsvarar 50 av det hydrostatiska jordshytrycket (ah=05 ygz) Haumlrvid foumlrutsaumltts att den permanenta grundvattenshyytan aumlr beliigen under schaktbottnen

Inspaumlnda spontvaumlggar dimensioneras ofta foumlr den jordtrycksfoumlrdelning som visas i fig 723 b Brott antas ske genom att en plastisk led (flytled) bilshydas naumlra schaktbottnen daumlr det negativa boumljmomentet naringr ett maximum Den del av spontvaumlggen som aumlr belaumlgen under den plastiska leden roterar kring en punkt belaumlgen naumlra spontfoten

Jordtrycksfoumlrdelningen i friktionsmaterial visas i (b) av fig 723b Samma jordtrycksfoumlrdelning antas gaumllla som vid en icke inspiind spontvaumlgg med undantag av att det houmlga jordtryck som verkar alldeles intill spontfoten

1757

Se 326544

150


mot spontvaumlggens baksida har ersatts med en koncentrerad linjelast R i enshylighet med foumlrfarandet vid konsolspont En foumlrutsaumlttning aumlr att friktionsshymaterialets lagringstaumlthet aumlr houmlg I annat fall kan skakningar fraringn exempelshyvis paringlslagning eller trafiklast avsevaumlrt minska spontfotens inspaumlnning

Vid dimensionering av foumlrankringarna eller avstyvningarna foumlreslarings att foumlrhoumljt jordtryck antas verka oumlver stagnivaringn naumlr spanten kommer att roumlra sig mot jorden Dessutom kan trycket mot spanten bli stort paring grund av tjaumllskjutning Eventuellt kan passivt jordtryck enligt Rankine anvaumlndas vid beraumlkningarna

Jordtrycksfoumlrdelningen i kohesionsmaterial visas i (c) av fig 723 b Samma jordtryck antas verka oumlver schaktnivaringn som mot en icke inspaumlnd spontvaumlgg Nettojordtrycket (4-cru+ygH) representerar skillnaden mellan passivt jordtryck enligt Rankine mot spontens baksida och aktivtjordtryck enligt Rankine mot spontens framsida Ditta nettojordtryck skall emellertid vara mindre aumln 81ru foumlr att hindra att brott sker laumlngs en brotlyta under spontfoten Foumlrutsaumlttningen foumlr att inspaumlnningen skall vara permanent aumlr att lerans odraumlnerade skjuvharingllfasthet vid spontfoten aumlr stoumlrre aumln 50 kNm2bull I annat fall kan inspaumlnningen minska paring grund av konsolidering och krypning i leshyran

En permanent inspaumlnd spont i kohesionsmaterial boumlr dimensioneras foumlr vilojordtryck (mro=08 ygz) naumlr det bakomliggande materialets odraumlnerade skjuvharingllfasthet ilr mindre aumln 25 kNm2 paring grund av konsolidering och krypning

724 Spontvaumlgg med flera avstraumlvnings- eller foumlrankringsnivaringer

Spontvaumlggens deformation paringverkar dels jord tryckets storlek dels jordtrycksshyfoumlrdelningen Paring grund av valvverkan fraumlmst i friktionsmaterial kan jordshytrycket mot deformerade delar av spanten bli betydligt laumlgre aumln jordtrycket enligt Rankines jordtrycksteori Denna minskning av jordtrycket medfoumlr att jordtrycket mot angraumlnsande delar av sponten oumlkar saring att detta kan bli betydligt stoumlrre aumln aktivt jordtryck enligt Rankine

Paring basis av utfoumlrda maumltningar har i [18] i princip foumlreslagits den jordshytrycksfoumlrdelning som visas i (b) av fig 724 foumlr dimensionering av foumlrankw ringar och avstraumlvningar i friktionsmaterial Den visade jordtrycksfoumlrdelshyningen har modifierats naringgot saring att den aumlven kan anvaumlndas naumlr sponten slagits ned under schaktbottnen Detta erfordras inte normalt Det foumlreslarings att en foumlrspaumlnd eller avstraumlvad spontvaumlgg dimensioneras foumlr ett konstant jordtryck 065 Kayg(H+ D) D representerar minsta erforderliga nedslagbull ningsdjup Det visade totala jord trycket aumlr ca 30 stoumlrre aumln aktivt jordw tryck enligt Rankine Beraumlkningsmetoden aumlr grundad paring maumltningar utfoumlrda i 10 till 15 m djupa schakter Foumlrsiktighet boumlr iakttas naumlr schaktdjupet aumlr stoumlrre

Hi-~=== Jr- i]025(HbullDl Jld~25(HD)075(H+D) 0S0(H+D)

- r-- rrr-

D __ 1 - -~- _ -- 025(H+D)

J~ oLLHbullDI ~dl~9(HbullDl-frv o~t~03579(HbullDl Temporaumlr konstruktion

o Sroltmekonism b Friktionsmolerial c Kohesionsmoleriol

Fig 724 Jordtrycksfoumlrdelning vid spontvaumlgg med flera foumlrankringsbull eller avstraumlvningsnivaringer

l_25kNm2

J

I I f f ygD+2t1~ 018 yg(H+D)


151


aumln 15 m Jordtrycket bakom sponten kan bli betydligt stoumlrre aumln de angivna vaumlrdena om vatten stroumlmmar mot utschaktningen Dessutom boumlr beaktas den minskning av det passiva jordtrycket vid spontfoten som kan aumlga rum vid grundvattenstroumlmning (721)

De jordtrycksfoumlrdelningar som visas i (c) av fig 724 har i pfocip foumlreshyslagits i [18] Vid temporaumlr konstruktion antas att jordtrycket aumlr trapetsshyformat och att dess storlek aumlr [yg(H+ D)- 4middotz

1t] naumlr schaktdjupet Hgt 411ui

yg D aumlr minsta erforderliga nedslagningsdjup Det foumlreslarings att passivt jordshytryck anvaumlnds framfoumlr spanten foumlr att beraumlkna erforderligt nedslagningsshydjup Relativt stor deformation kan emellertid erfordras vid loumls lera foumlr att utveckla passivt jordtryck I det fall saumlttningskaumlnsliga byggnader aumlr belaumlgna intill spontvaumlggen boumlr ett laumlgre jordtryck aumln passivt jordtryck enligt Ranshykine anvaumlndas vid dimensionering av spanten

Det foumlreslagna jordtrycket 035yg(H+D) naumlr Hlt41 ufyg motsvarar approximativt vilojordtryck (K0 05) Denna jordtrycksfoumlrdelning boumlr saringshyledes aumlven kunna anvaumlndas vid dimensionering av en permanent spontshykonstrnktion naumlr 11gt25 kNm2bull Haumlrvid foumlrutsaumltts att avstyvnings- och foumlrshyankringskrafterna kan justeras vid behov genom kilning eller tilldragning av spaumlnnskruvar Det aumlr viktigt att jorden naumlrmast markytan inte utsaumltts foumlr dragspaumlnningar saring att sprickor uppstaringr Dessa sprickor kan foumlrorsaka en minskning av lerans skjuvharingllfasthet naumlr sprickorna fylls med vatten och en oumlkning av jordtrycket Vidare foumlrutsaumltts att spanten isoleras saring att den bakomliggande jorden inte fryser

I loumls lera med en skjuvharingllfasthet laumlgre aumln 25 kNm2 boumlr den permanenta konstruktionen dimensioneras foumlr ett jord tryck som motsvarar 80 av det totala oumlverlagringstrycket saringsom visas i (c) av fig 724

73 Jordtryck mot stoumld- och foumlrankringsplattor

731 Allmaumlnt

Stoumld- och foumlrankringsplattor anvaumlnds foumlr att motstaring de horisontella krafter som erharinglls fraringn exempelvis roumlrkroumlkar eller foumlrankringsstag Dessa dimenshysioneras vanligtvis saring att de vid exceptionella lastfall inte foumlrorsakar brott i jorden Uordbrott) eller att sidofoumlrskjutningen vid vanliga lastfall inte blir stoumlrre aumln vad som kan tillaringtas (vanligtvis I it 2 cm)

732 Friktionsmateria1

Vid beraumlkning av brottlast utgaringr man vanligtvis fraumln det grundfall daumlr stoumldshyplattans oumlvre kant naringr upp till markytan och plattan aumlr laringng i foumlrharingllande till houmljden (Plattan kan betraktas som oaumlndlig naumlr laumlngden aumlr stoumlrre aumln ca fyra garingnger platthoumljden) Foumlr detta grundfall antas att fullt aktivt och fullt passivt jordtryck verkar mot plattans bak- och framsidor Det foumlrutsaumltts att den upparingtriktade komponenten av det passiva jordtrycket laumlngs plattans yta aumlr mindre aumln eller lika med summan av plattans vikt och den nedaringtrikshytade komponenten av det aktiva jordtrycket I [4] har foumlreslagits att jordshytrycket mot en saringdan platta beraumlknas med avseende paring en brottfigur som

~middot_1s~-bull ~2 __==-1~Brnttyto bull i=fL

Fig 732a Sf P-brott vid vertikal J~-015 m platta r4]

152


middotmiddot IJ015m Qolf015~

o 1--l-f----j L~i~~~~ ~11-+-r--r-1__i~-

FoumlrskJutningsshykraft kraft ldred= 257deg ri1red= 302 pd = 30 Sd =35bull FF =12 ~ = 12

0 Q25 05 10 middot q2s os bull 10

Erforderlig area i m2 olaring Erforderlig area i m2

~ 200~-

Et tr~~ et 150 i 150

-middot-Lmiddot-middot2 C ---middot--- c

Foumlrskjutnings- C Foumlrskjutnings- kraft 1 kraft

100 Pred 35bull ~ 100 Prcd l01 middoto

~ d = 10bull ~ pd = t5

F = 12 = 12bullo

50 5_0 sect

00 025 05 10 Erforderlig area i m2 Erforderlig area i mZ

025 05 10

svarar mot en ren sidofoumlrskjutning (sk SfP-brott) saringsom visas i fig 732a Saringdana beraumlkningar har utfoumlrts [8]

Det finns inte naringgon teoretisk metod att beraumlkna aktivt och passivt jordshytryck mot en stoumld- eller foumlrankringsplatta med begraumlnsad Hingd eller houmljd Foumlr kvadratiska plattor har emellertid foumlreslagits en halvempirisk beraumlkningsshymetod [8] som delvis aumlr grundad paring resultat fraringn modellfoumlrsoumlk I fig 732b visas sambandet mellan brottlast Qbrottgt plattarea A grundlaumlggningsdjup a och friktionsmaterialets inre friktionsvinkel 4gt Vid beraumlkning av erforshyderlig plattarea har antagits att stoumld- eller foumlrankringsplattans tjocklek aumlr minst 15 cm och att plattans yta aumlr raring Dessutom har antagits att jordens skrymdensitet y aumlr 18 tonm3 att dess skenbara densitety under vatten aumlr 10 tonm3 och att grundvattenytan aumlr belaumlgen under plattans underkant Vid beraumlkningarna har anvaumlnts en reducerad inre friktionsvinkel ltgtred (tan ltfored=tan rfFt daumlr Ft aumlr en partiell saumlkerhetsfaktor som valts lika med 12) Jordens inre friktionsvinkel tf har antagits vara 30 35deg 40deg och 45

Naumlr grundvattenytan aumlr belaumlgen oumlver plattans underkant blir brottlasten laumlgre aumln den som erharinglls ur fig 732b Aumlr grundvattenytan belaumlgen vid markshyytan blir brottlasten ca 60 (100middot10l8) av de angivna vaumlrdena Aumlr grundvattenytan belaumlgen m~llan plattans underkant och markytan kan brottlastcn uppskattas genom att interpolera raumltlinigt

Fis 732b Samband mellan foumlrshyskjutningskraft erforderlig area och grundlfiggningsdjup

153


Vid rektangulaumlra plattor maringste en annan beraumlkningsmetod anvaumlndas Naumlr avstaringndet D fraumln markytan till plattans underkant aumlr mindre aumln ca 2B daumlr B aumlr plattans houmljd motsvarar det totala jordtrycket mot plattan det som verkar paring en ekvivalent platta med laumlngden L och houmljden D Den ekvivashylenta plattan antas naring upp till markytan Det totala jordtrycket Qbrott som foumlrorsakar brott i jorden kan sedan beriiknas ur

Qbrott = Qp-Qa+2Qs

daumlr QP och Qa aumlr de krafter som svarar mot passivt respektive aktivtjordshytryck mot plattans fram- och baksida Termen 2Q5 aumlr den mothullunde kraften (friktion) laumlngs plattans sidoytor Oumlverslagsberaumlkningar har visat att denna term vanligtvis aumlr mindre aumln 025 Q1r Jordtrycket Qa aumlr foumlr frikshytionsmaterial i allmaumlnhet mindre aumln 01 Qp Foumlrsummas 2 Q8 och Qa kan det totala jordtrycket beraumlknas ur

Qbrott = 05ygD2L Kv

Denna ekvation gaumlller endast naumlr D ~ 2B Den verkliga brottlasten blir i allmaumlnhet naringgot stoumlrre aumln den som erharinglls ur ovanstaringende ekvation eftershysom 2Q

8 i allmaumlnhet aumlr stoumlrre aumln Qa utom foumlr mycket laringngsmala plattor

SidoJOrskjutningen O hos en rektangulaumlr platta beraumlknas ofta med hjaumllp av en s k baumlddmodul k(Ncm3

) enligt ekvationen

j ~qk

daumlr q aumlr lasten per ytenhet (Ncm2)

Baumlddmodulen k0 foumlr en kvadratisk eller cirkuHir platta med kantlaumlngden eller diametern 030 m vars mitt aumlr belaumlgen 10 m under markytan kan uppshyskattas ur tabell 732

Tabell 732a Beraumlkning av baumlddmodulcn k 0 (Ncm3) foumlr friktionsjordarter [17]

Lagringstaumlthet D Laringg Normal Houmlg

Oumlver grundvattenytan 7 22 59 Under grundvattenytan 4 13 35

De ovan angivna vaumlrdena aumlr de laumlgsta som kan foumlrvaumlntas foumlr varje lagringsshytaumlthct Dessa ger i allmaumlnhet en sidofoumlrskjutning som aumlr 2 a 3 garingnger stoumlrre aumln plattans verkliga foumlrskjutning

Baumlddmodulen och daumlrmed sidofoumlrskjutningen aumlr beroende av den beshylastade plattans storlek Sidofoumlrskjutningen oumlkar lineaumlrt med pluttbredden B I fig 732c visas tvaring plattor med bredden B1 och B2 som aumlr grundlagda paring samma djup (Formen hos de tvaring plattorna antas vara densamma) Om sidofoumlrskjutningen foumlr den foumlrsta plattan aumlr 01 saring blir den andra plattans sidofoumlrskjutning aring2 =aring1(B2B1) vid samma last per ytenhet (kontakttryck) Denna oumlkning av sidofoumlrskjutningen medfoumlr att baumlddmodulen minskar med oumlkad plattstorlek Om baumlddmodulen foumlr en vertikal platta med bredden B1 aumlr k 1 blir baumlddmodulen k 2 foumlr en platta med bredden B2 lika med k1(B1B2)

naumlr kontakttrycket och avstaringndet a under markytan aumlr desamma i de tvaring fallen Baumlddmodulen oumlkar lineaumlrt med det effektiva oumlverlagringstrycket i jorden och saringledes med avstaringndet a till markytan (fig 732 c) Det effektiva oumlverlagringstrycket paringverkas dessutom av grundvattenytans laumlge Aumlr grundshyvattenytan belaumlgen under plattans underkant blir det effektiva oumlverlagringsshytrycket vid plattans mitt ayg daumlr y aumlr jordens densitet (skrymdensitet) i fuktigt tillstaringnd Om grundvattenytan daumlremot aumlr belaumlgen vid markytan blir det effektiva oumlverlagringstrycket ayg daumlr y aumlr jordens skenbara densishytet under vatten (y =Ym -rw) Aumlr grundvattenytan belaumlgen mellan dessa nivaringer kan man interpolera raumltlinigt

__ _ rrr )ryckbubl~J--eA0

J9EsectLI LJ

s

nB

Pig 732c Beraumlkning av baumlddshymodulen

154

Kap 175 Jordtryck

Om baumlddmodulen aumlr lika med k1 foumlr en fyrkantig platta med sidan B1

som aumlr belaumlgen paring l m djup och daumlr grundvattenytan aumlr belaumlgen under plattnivaringn blir baumlddmodulcn k 3 = (ayy)k1 foumlr samma platta om den aumlr belaumlgen paring djupet a under markytan och grundvattenytan aumlr vid markytan

Plattans form (B x L) paringverkar baumlddmodulen Om baumlddmodulcn foumlr en kvadratisk platta med sidan B1 aumlr lika med k1 blir vaumlrdet paring baumlddmodulen k 4 foumlr en rektangulaumlr platta med samma bredd (B1) men med varierande laumlngd (L) enligt tabell 732 b

Tabell 732 b Samband mellan baumlddmodul och plattans form

Plattans laumlngd (L)

B 2 B 3 B Baumlddmodul k1 073k1 063k1 Exempel Beraumlkna sidofoumlrskjutningen foumlr en rcktanguliir platta med 10 m bredd och 27 m laumlngd Paring plattan verkar foumlrskjutningskraften 110 kN Denna kraft verkar paring J5 m avstaringnd under markytan Friktionsmaterialet kring plattan antas vara loumlst lagrat Grundvattenytan aumlr belaumlgen vid markbull ytan

Baumlddmodulen k0 foumlr en fyrkantig platta med 03 m sida aumlr enligt tabell 732a ca 4 Ncm3 naumlr grundvattenytan aumlr belaumlgen vid markytan och lagringsbull taumltheten aumlr laringg Baumlddmodulen foumlr en platta med laumlngden 27 m och houmljden l0 m aumlr 12 Ncm3 [4middot(03l0)middot l5middot066] naumlr avstaringndet till plattans mitt aumlr 15 m

Plattans sidofoumlrskjutning erharinglls ur det beraumlknade vaumlrdet paring baumlddmomiddot dulen och ur kontakttrycket mot plattan Kontakttrycket 43 Ncm [I 10middot(101I00)middot270] foumlrorsakar en sidofoumlrskjutning av 36 cm (4312)

733 Kohesionsmaterial

Brattlasten foumlr en vertikal platta aumlr beroende av den omgivande jordens odraumlnerade skjuvharingllfasthet plattans form och avstaringndet under markytan Vid brott verkar mot plattans framsida passivt jord tryck aP enligt ekvashytionen

Gp=av+2TN

daumlr av aumlr det totala oumlverlagringstrycket och r 1u aumlr kohesionsjordens odraumlshynerade skjuvharingtlfasthet Det foumlrutsaumltts att plattan aumlr glatt och friktionsfri aumlr laringng i foumlrharingllande till bredden och naringr upp till markytan Om adhesionen Ta mellan platta och jord aumlr lika med r 1u oumlkar det passiva jordtrycket mot plattans framsida till

ap=av+257T1u

Paring plattans baksida verkar aktivt jordtryck Detta jordtryck aa erharinglls ur uttrycket

Oa =Ov-2Tfu

nauml~ avlt2rfumiddot Aumlr av lt2r1u blir det aktiva jord trycket litet och foumlrsumbart Ar en kvadratisk platta grundlagd paring ett avstaringnd Dunder markytan kan

brottmotstaringndet naumlr Dlt2 B approximativt beraumlknas ur

Qbrott=6ru A

Plattans form inverkar emellertid paring sidomotstaringndet Foumlrsoumlksresultat har visat att brottlasten foumlr en horisontell kvadratisk platta aumlr ca 20 houmlgre aumln brottlasten foumlr motsvarande laringngstraumlckta platta Samma foumlrharingllande

1757

155


aumlller troligtvis aumlven foumlr vertikala plattor Sidomotstaringndet kan approximashytivt beraumlknas ur ekvationen

Qbrott =(I+ DB)(1 +02 BL)T1uA

naumlr DBlt4 och

Qbrott = 5(1 +02 BL)-r1uA

naumlr DBgt4

I denna ekvation aumlr L plattans laumlngd [3] Sidofoumlrskjutningen foumlr en platta i normalkonsoliderad lera kan med tishy

den bli stor medan sidofoumlrskjutningen i oumlverkonsoliderad lera vanligtvis blir liten om foumlrkonsotideringstrycket inte oumlverskrids Vid beraumlkning av sidofoumlrskjutningen delas jorden i vertikala element med laumlmplig tjocklek framfoumlr plattan intill ett avstaringnd av ca tre plattbredder fraringn plattan Daumlrefter beraumlknas hoptryckningen foumlr varje element paring samma saumltt som vid beraumlkshyning av saumlttningarna foumlr en platta Den totala sidofoumlrskjutningen motsvarar summan av hoptryckningarna foumlr varje delelement

74 Tryckfoumlrdelning i silobyggnader

741 Allmaumlnt

Det horisontaltryck som upptraumlder i en houmlg silo aumlr beroende av det foumlrvashyrade materialets haringllfasthetsegenskaper (inre friktionsvinkel och kohesion) silobyggnadens geometriska utformning och silovaumlggarnas roumlhet Foumlrsoumlksshyresultat visar att ett betydligt houmlgre horisontaltryck erharinglls vid toumlmning aumln vid paringfyllning bl a beroende av att roumlrelsefriktionen aumlr laumlgre aumln vilofriktionen och att de enskilda kornen vid vila aumlr inkilade i varandra Toumlmningstrycket torde aumlven paringverkas av saringdana faktorer som toumlmningsoumlppningcns placering och aumlndringar av silons tvaumlrsnittsarea

742 Tryckfoumlrdeloing vid paringfyllning

Om en beharingllare inneharingller en vaumltska oumlkar trycket mot silovaumlggarna med vaumltskans densitet y och avstaringndet It till vaumltskeytan enligt

ah =ygh

Silos som inneharingller groumlnfodcr eller betmassa dimensioneras ofta foumlr vaumltskeshytryck Horisontaltrycket antas daumlrvid oumlka lineaumlrt med avstaringndet h

Har materialet en viss skjuvharingllfasthet kan trycket mot sidovaumlggarna bli betydligt laumlgre aumln vaumltsketrycket saumlrskilt om silon aumlr smal och houmlg genom att en del av fyllnadsmassan baumlrs av friktion laumlngs vaumlggarna

Horisontaltrycket i en silo efter uppfyllning minskar vanligtvis med tiden allteftersom materialet packar sig Trycket mot silons botten oumlkar daumlremot med tiden Svaumlller materialet i en silo efter paringfyllningen kan givetvis mycket houmlga horisontaltryck erharingllas som kan vara betydligt houmlgre aumln vaumltsketrycket Foumlr ett material utan kohesion (c=O) beraumlknas horisontaltrycket vid fyllshyning i allmaumlnhet enligt de metoder som foumlreslagits i [6] och [11]

I fig 742 visas ett horisontellt skikt i en silo Paring detta skikt med tjockleken dz verkar egenvikten ygAdz friktionen Uv Utan tfgtadz laumlngs vaumlggen samt normalkrafterna avA och (av+duv)A mot skiktets oumlver- respektive undershysida A aumlr silons area U aumlr omkretsen och efia aumlr vaumlggfriktionsvinkeln Hoshyrisontaltrycket a mot silons vaumlggar kan beraumlknas ur en jaumlmviktsekvation Antas att kvoten ufuv= K erharinglls

a ~ (ygRtan fa)l - exp [-(KR)z tan fal

daumlr R~AU

156

Kap 175 Jordtryck 1757 Fig 742 Horisontaltryck i siloshybyggnader

z

h

---

~ IJ_fr4 Vid z=co blir

ah =ygRtan cfoa

naumlr z~ 5 aring 8 diametrar naumlrmar sig horisontaltrycket graumlnsvaumlrdet ygRtan Pamiddot Vid haumlrledning av ovanstaringende ekvation har antagits att normaltrycket

aumlr jaumlmnt foumlrdelat oumlver skiktets yta Normaltrycket aumlr emellertid paring samma nivaring vanligtvis stoumlrre mitt i silon aumln intill vaumlggarna under och efter paringfyllshyningen (foumlre toumlmning) Detta har till foumlljd att det verkliga horisontaltryckct blir naringgot stoumlrre fraumlmst i silons oumlvre del aumln det som beraumlknas enligt ovanshystaringende ekvation Man kan ta haumlnsyn till denna effekt genom att reducera vaumlrdet paring koefficienten K

I fl l] har aumlven foumlreslagits en metod foumlr beraumlkning av horisontaltrycksfoumlrshydelningen i silos Vid denna berfikningsmetod tas hfinsyn till den kon av material som byggs upp i silon under fyllningen Antas att tryckfoumlrdelningen aumlr hyperbelformad erharinglls horisontaltrycket foumlr en cirkulfir silo ur foumlljande ekvation

a - (ygRtan 1)11-(zA +1)-J daumlr A ~D[4 tan p tun (45deg - p2)]- h3

I denna ekvation aumlr D silons diameter rp aumlr materialets inre friktionsvinkel och h aumlr konens houmljd i silon [J = (D2) tan tp] Foumlr icke cirkulfir silo blir D = Urc daumlr U aumlr silons omkrets Har en silo en rektanguHr tvaumlrsnittsyta (B x L) blir horisontaltrycket mot en kortsida (B) ungefaumlr det som erharinglls i en silo med kvadratiskt tvaumlrsnitt vars sida aumlr lika med B En jaumlmfoumlrelse har visat att den senare metoden ger ett naringgot houmlgre horisontaltryck laumlngs silons oumlvre del aumln den tidigare Det motsatta foumlrharingllandet erharinglls laumlngs silons nedre del

Vid hlrledningen av ovanstaringende ekvation har antagits att K=u1Juv= tan2 (45deg -efi2) dvs att Rankines jordtrycksteori aumlr tillaumlmpbar Foumlrsoumlksshyresultat [Il] tyder emellertid paring att kvoten a11uv inte aumlr konstant utan varieshyrar med silons houmljd och form saringsom tidigare naumlmnts Emellertid paringverkar aumlven vaumlggfriktionen det ovan angivna vaumlrdet paring K saringsom paringpekats i bl a [5] varfoumlr ett naringgot houmlgre vaumlrde boumlr anvaumlndas vid beraumlkningarna Man kan visa att foumlljande samband gaumlller

K = (l +sin2 rf- 2V sin2 ltp-micro2 cos2 rf)(cos2 rp +4micro2)

daumlrmicro =tan cfiabull Vidmicro= tan cfi foumlrenklas ovanstaringende ekvation till

Ka = cos2 efi(1 +sin2 ef)

Vaumlggfriktionsvinkeln Pa aumlr beroende av vaumlggytans raringhet Vaumlrdet ef-a = = frac12ef torde kunna anvaumlndas foumlr en betongyta och cfia = cfi2 foumlr en staringlyta

Horisontaltrycket paringverkas aumlven av hur materialet placerats vid paringfyllshyningen Om materialet faringr falla fritt (strilas) oumlver hela silons yta erharinglls under paringfyllningen och vid toumlmningen ett laumlgre horisontaltryck aumln om ma~ terialet vid paringfyllningen faringr raquorinnaraquo ned i silon i en relativt koncentrerad strid stroumlm I det foumlrra fallet blir materialet packat medan i det senare fallet

157


materialets lagringstiUhet blir laringg Naumlr materialet faringr rinna ned i en strid stroumlm kommer materialet att rulla nedfoumlr den kon som efterhand byggs upp i silon Foumlr att faring ett saring laringgt horisontaltryck som moumljligt under paringfyllshyning och toumlmning kan silon vara utrustad med en strilanordning saring att mashyterialet blir jaumlmnt foumlrdelat oumlver silons yta

Horisontaltrycket paringverkas aumlven av eventuella tvaumlrbalkar i en silo Dessa tvaumlrbalkar kan avsevaumlrt minska horisontaltryckct eftersom en del av mashyterialets vikt baumlrs av balkarna Aumlven silons tvaumlrsnittsyta har stor inverkan paring horisontaltryckct Aumlr tvaumlrsnittsytan inte konstant utan minskar kan horishysontaltrycket i den sektion daumlr arean minskar bli betydligt stoumlrre aumln den som erharinglls ur ovanstaringende beraumlkningsmetoder

743 Tryckfoumlrdelning vid toumlmning Vid toumlmning av en silo daumlr materialet aumlr packat raquostroumlmmarraquo materialet mot oumlppningen i silons botten Det finns foumlr naumlrvarande inte naringgon metod att beraumlkna horisontaltrycket vid toumlmning Maumltresultat [1 I] har emellertid visat att houmlga horisontaltryck erharinglls vid toumlmningen paring grund av valvverkan fraumlmst i silons oumlvre del Tryckoumlkningen mot silovaumlggarna verkar vara oreshygelbunden saumlrskilt vid excentrisk toumlmning saring att boumljspaumlnningar uppstaringr i silovaumlggarna I [I I] observerades en oumlkning av borisontaltrycket vid toumlmshyningen med upp till 139 av fyllningstryckct Andra maumltningar har visat att horisontaltryck som toumlmning kan vara upp till tvaring a tre garingnger stoumlrre lin horisontaltrycket vid fyllning av silon [] [20]

Litteratur I] Bcrgau W Afeasuremems in grain silos d11ri11g Jilli11g and emprying Swcdish geobull

technical institute Proceedings nr 17 s 47-71 Stockholm 1959 [2] Broms B Jordtryck mot oeftergidiga ko11strulaio11er Statens geotekniska instishy

tut Saumlrtryck och prel rapporter nr 22 29 s Stockholm 1967 [3J Broms B och Orrje O FUrankring av ledningar i jord Statens geotekniska instibull

tut Saumlrtryck och prel rapporter nr 13 14 s Stockholm 1966 [4] Brinch Hansen J Earth pressure calculalio11s The Danish tcchnical press 271 s

Koumlpenhamn 1953 [5] Jakobson B 011 pressure in silos Brusses confereme 58 Earth pressure problems

Proccedings Vol 1 s 49-54 1955

[6] Jansson H A Versuche iiber Getrddedruck in Siozelen Zeitschrift ereinigtcr deutschen Ingenieurc Band 39 s 1045-1049 1895

[7] Larssrm Hatulbuch Hoesch AG Hilttenwerke 334 s Dortmund 1960 [8] Ovesen N J A11chor slabs calculalion methods ond mode tests Geoteknisk instibull

tut Danmark Bulletin 16 39 s Koumlpenhamn 1964 [9] Potyondy J G Skin friction between various soils and co11structio11 materials

Goteehnique Vo 11 nr 4 s 339-353 London 1961 [10] Rehnman S E och Broms B Jordtryck mot grundmurar au Lecabock Vaumlg- och

vattenbyggaren Vol 14 nr J-2 s 15-20 Stockholm 1968 [i I] Reimbert M och Reimbert A Silos Traitc theoriqmbull el pratique Paris 1959 [12] Rowe P W A tlworetical and eperimental a11alysis oj sheet-pile walls Institution

of civil cngineers Part 1 Procecdings Vol 4 s 32-69 London 1955

[13] Rowe P W Slwetbullpile wals in day Institution of civil engincers Proccedings Vol 7 s 629--654 London 1957

[141 Sahlstroumlm P O och StiIe H Ny syn paring stagkrafter vid foumlrankrade spofller Vaumlgshyoch vattenbyggaren Vol 15 nr 12 s 706-710 Stockholm 1969

[15) Sowers G B och Sowers G lritroductory soi medwnics mu fowulatio11s Secontl edition 386 s New York 1961

[16] SBN 67 Statens planverk Stockholm 1967 [17] Terzaghi K Evaluatio11 of coefficiellfs oj s11bgrade reuction GCotechniquc Vol 4

s 297-326 London 1955 [18 Terzaghi K och Peck R B Soil mecwnics in e11gineeri11g pracrice Sccond edition

New York 1967 [19] Tsehcbotarioff G P Soil medmnics Jo1mdatio11sa11d earth sructures An i11trod11cshy

tion to the theory a11d proctice of design and constrnction 655 s New York 1951 [20] Turitzin A M Dynamic pressure of grmmlar material in deep bins ASCE Strucshy

tural division Proccedings Vol 89 ST 2 s 49-73 New York 1963

158

176 1-2

Kap 176 Frost och tjaumlle i jord

Av fil dr Allan Jerbo och oumlveringenjoumlr Erik Sandegren

1 Definitioner 2 Frost- och tjaumllskador 3 Frostfritt djup - tjaumlldjup 4 Skyddsaringtgaumlrder mot frost- och tjaumllskador

Litteratur

Haumlnvisningar

Vaumlrme kap 135 Kap Grund och kaumlllarstomme hd Husbyggnadsteknik Vaumlg- och jaumlrnvaumlgsbyggnad hd Vaumlg- och vattenbyggnad Kap Flygfaumllt hd Vaumlg- och vattenbyggnad Kap Vattenfoumlrsoumlrjning hd Vaumlg- och vattenbyggnad Kap Avlopp hd Vaumlg- och vattenbyggnad

1 Definitioner

Eftersom det foumlr naumlrvarande raringder stor foumlrbistring betraumlffande hur orden frost och tjaumlle anvaumlnds i svenska spraringket har i detta kapitel viss sanering foumlrsoumlkt aringstadkommas varvid aumlven sneglats paring internationellt spraringkbruk (tex ty Frost im Baugrund Frostschaumlden osv och eng frost action frost damages osv) Att faring ett enhetligt spraringkbruk torde dock vara ogoumlrligt med haumlnsyn till att klart ologiska ordbildningar foumlrankrade i spraringkbruket genom haumlvd inte kan foumlrkastas Haumlr har dock i huvudsak foumlljande riktlinjer foumlrsoumlkt foumlljas

Frost koumlldmaumlngd (vaumlrmeavgivning) som fortplantas ned i jorden Tjaumlle resultatet av frysning genom frostens inverkan Frostskada koumlldskada (frysning) Tjaumllskada skada paring grund av inverkan av tjaumllbildningen (lyftning

ytuppmjuknlng tjaumllskott) Frostdjup 0-gradsisotermens laumlge i jorden Tjaumlldjup tjaumllgraumlnsens laumlge i jorden

2 Frost- och tjaumllskador

21 Frostens och tjaumllens byggnadstekniska skadeverkan

Frostens byggnadstekniska skadeverkan beror paring att vissa jordarter vid frysning utvidgar sig kraftigt paring grund av vattenuppsugning till tjaumllgraumlnsen daumlr oumlverskottsvattnet magasineras som is Utvidgningen riktar sig vanligen upparingt och yttrar sig som en houmljning uppfrysning Naumlr vattenoumlverskottet vid upptiningen frigoumlrs orsakar det en baumlrighetsnedsaumlttning hos den tinande jorden som i vissa fall kan bli helt loumls och flytande (jordflytning tjaumllskott paring vaumlgar)

Foumlr byggnader (samt jaumlrnvaumlgar trafikytor med betongbelaumlggning mm) aumlr det oftast sjaumllva lyf111illge11 vid tjaumllning som aumlr skadeorsaken medan foumlr vaumlgar och i vissa fall aumlven foumlr jaumlrnvaumlgar uppmj11k11i11ge11 vid tjaumlllossningen spelar stoumlrsta rollen

159


22 Uppfrysningens fysikaliska foumlrutsaumlttningar [3] [4] [5] [] [14] [16] [17]

Foumlr att uppfrysning skall ske foumlrutsaumltts att Hings tjaumllgraumlnsen roumlrligt vatten kan komma in i kontaktytan mellan jordpartiklarna och de vaumlxande isshykristallerna Detta aumlr moumljligt genom en speciell adsorptionseffekt som inneshybaumlr att partikelytans fria valenser binder de elektriskt polaumlra vattenmoleshykylerna i ett adsorptio11svatte11htJje med utaringt avtagande effekt Iskristallen vilar inte i direkt kontakt med partikelytorna utan aumlr mellanlagrad av en adsorptionsvattenfilm Vid iskristallens tillvaumlxt infogas i kristallgittret de yttersta molekylerna ur adsorptionsvattenhoumlljet som daumlrmed foumlrtunnas Houmlljets mekaniska egenskaper aumlr emellertid saringdana att det straumlvar att bishybeharinglla sin tjocklek som aumlr i balans med raringdande kompressionstryck Foumlrshytunningen av adsorptionsvattenhoumlljet innebaumlr en sugeffekt Fraringn angraumlnshysande porvatten vandrar foumlljaktligen vattenmolekyler in mellan isyta och partikelyta Haumlrvid aringterstaumllls adsorptionsvattenhoumlljet Porundertrycket sprids nedaringt genom parsystemet varigenom vattenuppsugning kan ske Ett lager av iskristaller kan saringledes vaumlxa obegraumlnsat i tjaumllgraumlnsen saring laumlnge vattentillfoumlrseln ur porsystemet underifraringn aumlr snabb nog att mata isbildshyningen

Adsorptionseffekten aumlr beroende av jordens mineralsammansaumlttning starkt ytaktiva mineral som lermineralen ger maumlktiga vattenhoumlljen Foumlr ett och samma mineral aumlr houmlljets absoluta maumlktighet oberoende av partikelshystorleken Detta innebaumlr att i grovkornigt material vattnet maringste transporshyteras laringng vaumlg i den tunna filmen mellan partikel och iskristall Sand och grus bestaringr vanligen av foumlga ytaktiva mineral dominerade av kvarts och faumlltspat Adsorptionsfilmen har haumlr ringa absolut tjocklek Haumlrtill kommer den kristallisationsmekaniska skillnaden mellan isbildningen i finporigt och grovporigt system Denna skillnad innebaumlr att ju groumlvre porer dess laumlttare vaumlxer isen ned i porerna och omsluter partiklarna (fig 22a) Dessa samverkande orsaker medfoumlr att grovkornig vattenfylld jord tex sand inte fryser expansivt ens vid laringgt tryck saringlunda aumlr frostpassiv Foumlrutsaumlttningen aumlr haumlr ett nedaringt oumlppet system i ett slutet vattenfyllt system sker noumldtvunget en utvidgning motsvarande ca 10 av vattenvolymen

Trycket inverkar paring saring saumltt att adsorptionsvattenhoumlljena foumlrtunnas med vaumlxande tryck varvid foumlrst de yttersta svagast bundna och mest roumlrliga molekyllagren pressas undan En raquosuccessiv avskalningraquo sker saringledes daumlr det allt tunnare houmlljet bestaringr av allt fastare bundet vatten (fig 22b)

I homogen jord vid konstant tryck (innefattande den kapillaumlra sugtryckshyeffekten) blir uppfrysningshastigheten konstant oberoende av frostens nedshytraumlngningshastighet (konstant uppsugning och oumlverskottsisbildning i tjaumllshygraumlnsen) Det procentuella isoumlverskottet blir saringlunda mindre ju snabbare tjaumllningen sker (jfr djupfrysningstekniken) laringngsam tjaumllning ger ringa tjaumll-

Lyftning mmh

Iskristall

finsilt (finmjila)

middotcL deg

b~ ~

1 mm Sand

Fig 22a Iskristallernas vaumlxt i frostaktiv jord (I) och frostpasshysiv jord (Il) Bilderna aumlr scheshymatiserade tvaumlrsnitt i tjaumllgraumlnsen

Fig 22b Uppfrysningshastigshyhetens beroende av lasten 1 Svagt lerig moraumln 2 Mellan- och finsilt (mjaumlla) 3 Laumlttlera001 ooi 003 004 4 Silt (mjaumllig finmo) lerfri

MNm S Grovsilt (finmo)

160


1b Fig 22c Uppfrysningens beshyroende av vattenfoumlrraringd och gcshynomsliipplighet

Figurerna visar skillnaden vid nedfrysning av grov jaumlslera (finmo 1) och mycket finshykornig (styv) lera (2) Utan (a) och med (b) beroumlring med fritt vattenfoumlrraringd Skillshynaderna beror paring att jordart 1 aumlger mycket ringa ))mobiliserbart vattenfoumlrraringdraquo men har stor genomslaumlpplighet jordart 2 dfiremot stort mobiiserbart vattenfoumlrraringd men mycket ringa genomslaumlpplighet

Vid tjfilning av den foumlrra utan vattentillfoumlrsel la) stroumlmmar det lilla roumlrliga vattenshyfoumlrraringdet snabbt till tjaumllgraumlnsen och anrikas som isrfinder i tjaumllens oumlversta del Daring det hastigt minskar och tar slut blir daumlrfoumlr israumlnderna snart tunnare och glesare och foumlrsvinner till sist alldeles Totala utvidgningen blir mycket ringa Vid tillgaringng till grundvatten (lb) sker daumlremot en successiv uppsugning daumlrifraringn och hela tjillcn blir isrik varjaumlmte en betydande utvidgning (uppfrysning) aumlger rum

Vid tjaumllning av den gtistyvaraquo leran stroumlmmar det rikliga roumlrliga vattenfoumlrraringdet fraringn anshygraumlnsande lerpartier till israumlnderna Paring grund av den oerhoumlrda taumltheten hinner inte sugshytryckzonen fortplantas naumlmnvaumlrt laringngt utan stroumlmningen blir helt lokal Ocksaring naumlr peshylaren aumlr i beroumlring med fritt vatten (2b) sker ingen uppsugning 2a och 2b blir daumlrfoumlr lika Utvidgningen aumlr i baringda fallen obetydlig gtgtStyvaraquo leror blir kraftigt israndiga men ger ingen uppfrysning (frostpmiv)

Med avseende paring kornstorleken foumlrharingller sig mellanliggande jordar (leriga mjiilor och laumlttare leror) intermediaumlrt de blir visserligen avseviirt isskiktade aumlven utan extra vatshytentillgaringng men om saringdan finns blir de betydligt isrikare och uppfrysningen stor

djup men daumlremot houmlg halt oumlverskottsis (fig 22c) Isoumlverskottet bildar ett system av separata isskikt den specifika tjiilstrukturen i frostaktiv jord Isshyskiktningen tenderar till att bli parallell med tjaumllgraumlnsen och vinkelraumlt mot utvidgningsriktningen (normalt samverkande) varjaumlmte saumlrskilt utharinglliga isskikt bildas i graumlnsytan mellan olikajordlager

Kemiska tillsatser kan inverka baringde stegrande och minskande genom att de paringverkar adsorptionsvattenhoumlljets maumlktighet och struktur

Ytkrafterna orsakar aumlven siinkt frystemperatur inom det daumlrav paringverkade vattnet Adsorptionsvattenhoumlljet haringlls daumlrvid ofruset intill isfronten vid temperatur under 0degC I finkornig houmlgaktiv jord naringr ytkraftfaumllten ut till parmitten Saringdana jordar visar fryspu11kts11edsiitt11i11g dvs temperaturen vid tjaumllgraumlnsen ligger maumlrkbart under nollpunkten (fig 22d)

23 Faktorer som inverkar paring uppfrysningen [7]

Uppfrysningen aumlr beroende av jordart tryck och avstaringnd till grundvatten~ ytan (fig 22c)

Jordartens betydelse Man skiljer mellan frostaktiva jordarter vilka ger uppfrysning i en omfattning som beror av vattentillgaringng och tryck och frostpassiva jordar Finkorniga jordar med partikelstorlek under ca 006 mm aumlr frostaktiva Graumlnsen mellan groumlvre passiv och finkornigare aktiv jord aumlr inte skarp utan beroende baringde av sorteringsgrad och mineralsamshymansaumlttning Inom graumlnsomraringdet liggande jordarter exempelvis sk melshylanmo aumlr svagt frostaktiva dvs tjaumlllyftande vid houmlgt grundvattenstaringnd respektive ringa belastning

Sjaumllva aktiviteten vaumlxer med oumlkad finkornighet men med minskad korn~ storlek avtar genomslaumlppligheten vaumlsentligt snabbare aumln kapillariteten vaumlxer Lera aumlr saring taumlt att den blott ger maringttlig uppfrysning men t ex ett tunnare ler-

Frypuoktncdlunmg degC -10

I _ t-----Lc_----+---rcc--j _L_j_

10100 10100 K0nc I p0rvaunct

1100 1200 1300 1100middot Konlt I p0-attnet

Il

Fig 22d I Vaumlgsalt som frysshypunktsnedsaumlttande material Il Glykol som fryspunktsnedsaumltshytande material

11-72244S Bygg IB Saumlrtryck 161

Avd 17 Geoteknik

lager paring vattenfylld silt (finmobullmjaumlla) kan ge varingldsam uppfrysning Vid maringttligt grundvattendjup och lasttryck blir uppfrysningen stoumlrst i siltjordshyarterna (finmobullmjaumlla) Denna mest tjaumllskjutande jordartsgrupp aumlr samtidigt saumlrskilt kaumlnslig faumlr vattenoumlverskott och tjaumllens isoumlverskott goumlr jorden under tiningen flytande (raquojaumlsleraraquo)

Inverkan av djupet till gru11dcattenyta11 Vattenuppsugningen till tjaumllgraumlnshysen kan jaumlmfoumlras med uppsugningen till en avdunstande markyta frysningen betyder en uttorkning av jorden med den skillnaden att det flytande vattnet oumlverfoumlrs i fast form i staumlllet foumlr i gasform Djupet fraringn tjaumllgraumlnsen till grundshyvattenytan inverkar baringde paring det drivande raquoaktiva kapillaumlrtrycketraquo och paring det hydrodynamiska motstaringndet mot uppsugningen En oumlkning av detta avstaringnd medfoumlr en minskning av vattenuppsugningshastigheten till tjaumllshygraumlnsen (verkan av djupdraumlnering) Man boumlr dock haumlrvid alltid komma iharingg att frostnedtraumlngningen i en jordart oumlkar med minskad vattenhalt Ett grovshyporoumlst lager av tex sand placerat minst saring houmlgt oumlver grundvattenytan som motsvarar sandens kapillaumlra stighoumljd kan bryta den kapillaumlra foumlrbindelsen med ovanfoumlr liggande jord som daumlrigenom kan bli frostpassiv Dock kvarstaringr viss aringngdiffusion

Belastningstryckets lyftningsminskande verkan aumlr stoumlrre ju groumlvre den frostaktiva jorden aumlr Vid lera kan maumlrkbar tjaumlllyftning ske aumlven vid beshylastningstryck av ca 2-3 MNm~ (fig 22b)

Uppfrysningen sker mestadels kontinuerligt dock med variationer och eventuellt avbrott beroende paring jordmaterial grundvattendjup och last Lyfrni11gshastigheten som aumlr oberoende av frostens nedtraumlngningshastighet minskar ploumltsligt naumlr vaumlrmefoumlrlusten underskrider det troumlskelvaumlrde som motsvarar dittillsvarande tjaumllvolymens isbildningsvaumlrme

Uppfrysnillgens belopp uppgaringr vid vaumlgar normalt till naumlgon dm men kan nauml naumlrmare 05 m Dess skadeverkan beror fraumlmst paring byggnadsverkets art Vid kaumlnsliga objekt tex husbyggnader lir ett par cm oftast fullt maumlrkbara

24 Jordarternas indelning ur frostfarlighetssynpunkt

Sedan gammalt indelas jordarter i tjaumllfarlighetsklasser det s k Beskowska systemet Det aumlr emellertid angelaumlget att paringpeka att denna indelning inte motsvarar moderna krav Detta gaumlller speciellt i frostskyddssammanhang daumlr houmlgaktiva isolermaterial ingaumlr En indelning som baumlttre motsvarar dessa krav aumlr i frostaktiva och Jrostpassha jordarter

Frostakthmiddota jordarter deltar i en uppfrysningsprocess och karaktaumlriseras av att de har en permeabilitet och kapillaritet som ger jordvattnet moumljlighet att snabbt (houmlg permeabilitet) stiga houmlgt (houmlg kapillaritet)

Frostpassim jordarter deltar inte i en uppfrysningsprocess utan ingaringr blott som komponenter (ballast) i det frusna vattnet Den enda roumlrelse som uppstaringr paring ytan aumlr saringledes foumlrorsakad av vattnets volymoumlkning nfir det fryser Det boumlr samtidigt paringpekas att den frostpassiva jorden har stoumlrre tjaumlldjup aumln den frostaktiva Detta har stor betydelse inom frostskyddstekniken

Frostfarligheten definieras i SBN 67 [23] enligt nedanstaringende raquoEtt jordlager aumlr tjaumllfarligt i foumlljande fall

a Jordarten aumlr tjaumllfarlig och vatten finns paring den nivaring daumlr jorden fryser

b Jordarten aumlr vattenmaumlttad och vattenavgaringng foumlrhindrad vid frysning

Jordarters tjaumllfarlighet bedoumlms och undersoumlks enligt Statens vaumlgverks byggnadstekniska anvisningar foumlr vaumlgbyggnad [20] Saringsom tjaumllfarliga jordshyarter skall i detta sammanhang anses de jordarter som i naumlmnda anvisningar benaumlmns mycket tjaumllfarliga och maringttligt tjaumllfarliga

Som allmaumln regel gaumlller att till tjaumllfarliga jordarter haumlnfoumlrs mineraljord

62

1762

Frostaktiv benaumlmns enligt SBN och Vaumlgverket tjiilfarlig


varav mer aumln 16 viktprocent av den del av materialet som aumlr mindre aumln 16 mm passerar sikt med 0074 mm maskvidd om dessutom dess kapillaritet aumlr minst I m Det boumlr observeras att jordproven i regel maringste tvaumlttsiktas foumlr att siktningsanalysen skall vara tillfoumlrlitlig

Ovannaumlmnda regel innebaumlr bl a att grus sand och mycket grusig eller mycshyket sandig moraumln normalt inte aumlr tjaumllfarliga jordarter Jordlager haumlrav kan emellertid vara tjaumllfarliga om de inneharingller skikt av finkorniga jordmateriaL

Vissa jordarter saringsom grovmo moig sand grusiga och sandiga moraumlner kan beroende paring kornsammansaumlttning och oumlvriga inverkande faktorer ibland vara tjaumllfarliga ibland icke tjaumllfarliga Finmo mjaumlla lera moiga och mjaumlliga moraumlner samt leriga jordarter aumlr daumlremot praktiskt taget alltid tjaumllfarligaraquo

25 Tjaumllskador paring vaumlgar och jaumlrnvaumlgar [14] [181 [19] [20]

Paring grusvaumlgar och vaumlgar med boumljlig belaumlgg11i11g intraumlffar de huvudsakliga skadorna under upprh1inge11 daring det i samband med tjaumlllyftningsprocessen uppsugna och i vaumlgkroppen som is magasinerade oumlverskottsvattnet frigoumlrs och mjukar upp vaumlgkroppen saring att under inverkan av trafiklasten svaringra deformationer och flytningar uppkommer (tjaumllskoll) Vaumlgar med styv beshylaumlggning skadas i regel inte av tjaumllskott men daumlremot aumlr saringdan beHggning kaumlnslig foumlr ojaumlmn uppfrysning

Vid houmlg koumlrhastighet kan aumlven de av uppfrysningen orsakade ojaumlmnshyheterna i vaumlgbanan direkt utgoumlra ett allvarligt trafikhinder saumlrskilt de tvaumlra svackor som kan uppstaring oumlver trummor paring frostaktiv jord daumlr vaumlgen houmljer sig paring oumlmse sidor om den stillaliggande trumman

Vid jaumlrnvaumlgar dominerar ovannaumlmnda direkta ojaumlmnhet saringsom skadeorshysak Foumlrekommer ojaumlmna uppfrysningar kraumlvs ett speciellt vinterundershyharingll som kompenserar de successivt uppkommande ojaumlmnheterna foumlrst unshyder frysningen och sedan under upptiningen Paring grusballast sker denna sparingravjaumlmning 111ed olika houmlga traumlplattor mellan sliper och raumllsfaumlste (raquokilshyningraquo) paring makadamballast vanligen genom justering av ballasten eller i svaringrare fall aumlven genom kilning Detta arbetskraumlvande sparingrunderharingll elimishyneras genom grundfoumlrbaumlttringsaringtgaumlrder (se 42)

26 Tjaumllskador paring byggnader [I] [2) [3] [9] [14]

Skadorna uppstaringr genom ojaumlmn yft11i11g av grunden (och efterfoumlljande ojaumlmn saumlttning) varvid brott och deformationer kan uppstaring till art och svaringrighetsgrad beroende av byggnadens konstruktion samt lyftningens storshylek Vanligt aumlr sprickor i grundmurar bjaumllklag och vaumlggar bucklor och sprickor paring tapeter skeva doumlrr- och foumlnsterkarmar etc Ofta uppkommer skador vid yttertrappor och garagenedfarter paring grund av att de inte nedshyfoumlrts tillraumlckligt djupt Vid relativt likformig lyftning av huskroppen uppstaringr skadorna fraumlmst i anslutning till den stillaliggande skorstensstocken

Svaringrartade skador uppstaringr om grundmuren vid upptiningen inte sjunker helt tillbaka i utgaringngslaumlget utan stannar naringgot foumlrhoumljd vilket ger ackumu~ lerad lyftning som med tiden kan naring synnerligen stora belopp

Ojauml11111heter11a i lyftningen kan bero paring

1 ojaumlmn jordartsfoumlrde11i11g respektive ojaumlm11 varre11tilJoumlrsel i jorden

2 ojaumlmnt frostdjup beroende paring tex olika snoumlisolering (renskottade ytor vaumlxlande med snoumlvallar eller drivor) olika inre vaumlrmceffekt exempelvis skillnad mellan uppvaumlrmd kaumlllare och ouppvaumlrmd mur stoumlrre frostdjup unshyder ytterhoumlrn osv

3 ojaumlmn grundlaumlggning frilmst olika djup men aumlven olika utfoumlrande i oumlvrigt Tjaumllen kan verka under grundmuren men aumlven genom raquosidogreppraquo (se 432)

1762

163


27 Frost- och tjaumllskador paring roumlrledningar [IO] [I I]

Utom genomisproppning respektive spraumlngning av vattenfylld ledning genom det instaumlngda vattnets utvidgning vid frysning kan roumlrledningar aumlven skadas genom ojaumlmn tjaumlllyftning i laumlgen med tvaumlr oumlvergaringng mellan stark och ringa lyftning Vattenledning aumlr vaumlsentligt frostkaumlnsligare aumln avloppsledning beshyroende paring det stoumlrre vaumlrmemagasinet i avloppsvattnct Vattenledning kraumlver daumlrfoumlr stoumlrre saumlkerhetsmarginal ifraringga om Higgningsdjup eller biittre isoshylering aumln avloppsledning

3 Frostfritt djup - tjaumlldjup

31 Inverkande faktorer

i Temperaturfoumlrluilla11de11a fraumlmst markytans vintertemperatur (kylans styrka och varaktighet) Produkten av koumlldintensiteten och tiden kullas koumlldmauml11gdm (se 321) och uttrycks i minusgrader garingnger tid (timmar) Daring koumlldmaumlngden beraumlknas efter Iufttemperaturen maringste stundom korrigering goumlras dels foumlr ofullkomlig termisk kontakt mellan luft och markyta dels foumlr ut- och instraringlning Utom koumlldmaumlngden inverkar aringrsmedeltemperaturen paring tjaumlldjupet genom vaumlrmctillfoumlrseln underifraringn

2 Jordartens vaumlrmeled11iugstal () Wm0 C) varierar starkt beroende paring sammansaumlttning och vattenhult volymandelen mineralsubstans (Auml= 12-17) samt vatten (=06) respektive is (=23) kontra daringligt viirmeledande komponenter organiskt jordmatcrial (=ca 01) och luft (=002) Foumlr varje jordart oumlkar vaumlrmeledningstalet med oumlkad vattenhalt upp till maumlttshynadsgraumlnsen (ull porluft ersatt av porvatten respektive is) och denna skillshynad mellan torr och vattenmaumlttad jord iir stoumlrst foumlr jaumlmnkorniga jordarter Graderad vaumllpackad mineraljord saringsom bottenmoraumln faringr houmlgt vaumlrmeledshyningstal som foumlr vattenmaumlttat system naumlrmar sig massivt bergs

Viktig aumlr skillnaden mellan ofrusen och frusen jord Isens vaumlrmelcdshyningstal aumlr naumlstan fyra garingnger vattnets Vattenfylld sand faringr exempelvis efter frysning vaumlrmeledningstalet oumlkat med storleksordningen 50 I tekshyniskt betydelsefulla sammanhang har dock fruset sand-grus normalt blott maringttlig till ringa vattenhalt och detta vatten kristalliserar till luckra isnaringlshyknippen som medfoumlr saumlmre kontakt mot partiklarna vilket kompenserar den teoretiska stegringen Motsvarande gaumlller foumlr vattenmaumlttad finkornig jord dvs uppluckring genom den speciella tjaumllstrukturen med separata isshyskikt Dock kan i vissa full systemet isskikt-jordmassa bli saring kompakt att ) oumlkar med naringgra tiondelar

Ungefaumlrliga varingrden paring foumlr vid vintertid raringdande betingelser saringlunda efshyter haumlstregnen tjiilad jord ges i tabell 322

3 Jordartens vaumlrmekapaciret (Jma 0 q erharinglls saringsom summan av mineralshysubstansens och vattnets (isens) vaumlrmekapacitet lt volymandel Foumlr mineralshysubstansen kan tas medelvaumlrdet 23middot 10deg foumlr is l9middot 106 Jmac

Ett i staumlllet foumlr vaumlrmekapucitet ofta anvaumlnt men felaktigt begrepp aumlr raquofrysmotstaringndetgtgt Med vaumlrmekapaciteten menas i geotekniskt avseende den vaumlrmeavgivning (koumlldmiingd) som erfordras foumlr att fraumln ytan frysa ett jordshylager av viss beskaffenhet och tjocklek Vaumlrmekapaciteten erharinglls direkt ur tjaumlldjupformlerna

En jordarts vaumlrmekapacitet aumlr proportionell mot viirmemagasineringsshyfoumlrmaringgan och omvaumlnt proportionell mot vaumlrmeledningsfoumlrmaringgan Det iir ett kaumlnt faktum att vaumlrmeisolcringsfoumlrmaringgun hos ett material foumlrsaumlmras med oumlkad vattenhalt dvs vaumlrmeledningstalct oumlkar Effekten av en oumlkning av vaumlrmeledningstalet blir en oumlkad tjaumllnedtraumlngning som kan betraktas som en minskning av vaumlrmekapacitetcn

164


Tabell 31 Vaumlrmeledningstal och vaumlrmekapacitet foumlr naringgra olika material

Torrdensitebull Volympro- Vaumlrmeledningstal Material kgcm3 cent vatten kcalmh degC WmdegC

Snouml lucker Snouml packad Mineralull DriineringsgrusLera-rinsilt (mjaumlla) Torv

10-50 300 ISO

I 800 I 500

160

0 0

0-10 5-15

Hgt-40 60-80

005-010 015-040003--005 080-100100-150 050-100

006--012 017-046 003-006 093-120120-170 060-120

Foumlr att omvandla vatten till is aringtgaringr 340middot 106 Jm3 bull Tjaumllens vaumlrmekapacitct aumlr 2l bull 106 Jm3degC I foumlrharingllande till den vaumlrmekapacitet som erharinglls av jorshydens vatteninneharingll aumlr tillskottet av de fasta partiklarnas vaumlrmekapacitet oftast foumlrsumbar En oumlkning av vattenhalten kommer att medfoumlra en oumlkad vaumlrmekapacitet dvs jordlagrets raquofrysmotstaringndraquo oumlkar (fig 31 a) Jordens vatshytenhalt inverkar saringledes saringvaumll positivt som negativt paring vaumlrmekapaciteten Tabell 31 visar vaumlrmeledningstalet och vaumlrmekapaciteten foumlr naringgra material Den vaumlrmemaumlngd som frigoumlrs daring vattnet fryser tiU is stroumlmmar upp mot den kallare delen Ju stoumlrre motstaringnd (baumlttre vaumlrmeisolerande skikt) vaumlrmeshystroumlmmen stoumlter paring desto starkare foumlrdroumljer den tjaumllens nedtraumlngning (Jfr inverkan av snouml halmtaumlckning etc)

Av det ovan sagda framgaringr att den koumlldmaumlngd som aringtgaringr foumlr att tjaumlla ett jordlager aumlr dels beroende av jordarternas frysmotstaringnd och dels av ovanfoumlrliggande jordlagers isolerfoumlrmaringga (paumllsverkan)

Av fig 31 b framgaringr den reducering av tjaumlldjup som erharinglls av ett ytligt liggande houmlgisolerande skikt

Koldmlngd x 36 10 s degC 0 10 000 20 000 30 000 40 000 50 000

0

Exempel l Exempel I Isolering

Exem el Il 05 Aring=006

WmdegC

10 IIIIrrm(~f--------1 - p~t I

15 Moran J i Moraumln I

20 m Tjldjup

4 Jordartens vattenhalt (w uttryckt i volymprocent) Faktorerna 2 och 3 varierar starkt med vattenhalten baumlgge oumlkar med oumlkad vattenhalt Vattenshyhalten faringr dock sin stoumlrsta betydelse genom isbildningsvaumlrmet dvs den vaumlrmemaumlngd som frigoumlrs vid vattnets oumlvergaringng till is (340 middot 106 Jm3) och som verkar starkt bromsande paring noll-isotermens nedtraumlngande

Faktorerna 3 och 4 summeras i vaumlrmelwpaciteten Q Jm3 (se 321) 5 Snoumltaumlcket Lucker snouml aumlr genom sitt laringga vaumlrmeledningstal vaumlrmeisoshy

lerande tjockt snoumltaumlcke kan t om helt foumlrhindra tjaumllning aumlven under kalla norrtandsvintrar

1763

Vaumlrmekapacitet kcalm3 MJm3

0 0 0 0

0- 8 000 0- 34 4 000-12 000 17- 50 8 000-32000 34-130

48 000-64 000 180-270

1_1_middotmiddot~~ 01020300

f ~ol- vatten

Fig 31 a Sambandet mellan viirmekapacitct(= frysmotstaringnd) och jordarts vattenhalt Geneshyraliserad bild

Fig 31 b Tjaumlldjupets beroende av koumlldmaumlngden foumlr oilolerat respektive isolerat gruslager

165


32 Beraumlkning av stoumlrsta frostdjup [3] [6] [10] [22]

321 Allmaumln teori

Foumlr homogen jord (konstant vaumlrmeledningstal och vaumlrmekapacitet) gaumlller foumlljande formel foumlr tjaumlldjup (haumlnsyn har haumlrvid inte tagits till den upparingtshygaringende vaumlrmestroumlmmen)

s -V2ll1NQ (I)

daumlr S 0 = tjaumlldjupet i rn = markytans yttertemperatur i minusgrader t = tid i sekunder Aring = vaumlrmeledningstal foumlr fruset material i WmC Q = vaumlrrnekapaciteten i Jma

Vaumlrmekapaciteten Q erharinglls ur formeln

Q = 340middot 106 bull w+21 middot l06 bull2

daumlr 340middot 106 = isens srnaumlltvaumlrme i Jma w = vattenhalt i volymprocent 21 bull 106 = tjaumllens vaumlrmekapacitet i Jm3

fJ2 = tjaumllens medeltemperatur

Termen 21 middot 1062 kan oftast foumlrsummas varfoumlr Q daring blir lika med

Q = 340middot 106 bull w (Jm3)

Formelns faktorer kan laumlmpligen grupperas i koumlldmaumlngd F(sC) och mate~ rialkoefficient Mc(m2sC)

F-fimiddott M-2AumlJQ

Formeln blir daring

s-JIF-M (2)

I foumlreliggande formler har det foumlrutsatts att markytans temperatur vid tjaumllningens boumlrjan aumlr OC fraringn ytan och nedaringt vilket innebaumlr att man foumlrshysummat vaumlrmetillfoumlrseln underifraringn En saringdan finns dock och har betydelse speciellt i samband med att houmlgisolerande skikt inlaumlggs eller daring kontinuerlig vaumlrmetillfoumlrsel fraringn exempelvis en byggnad foumlrekommer (Jfr kaumlllarloumlsa smaringhus)

Den upparingtgaringende vaumlrmestroumlmmen som haumlrroumlr fraringn jordvaumlrmen kan kvantitativt beraumlknas som pelarhoumljd smaumllt tjaumlle

Sv = tGJQ men 2AumlQ = Mc farings Sv = tGMc2

daumlr G = temperaturgradienten under tjaumllen i degCm raumlknad som medelvaumlrde foumlr tjaumllningsperioden

Daring beraumlkningarna avser totala tjaumlldjupet blir temperaturgradienten G i stort sett lika med vaumlrdet under midvintern Dessa vaumlrden framgaringr av tabell 321

Tabell 321 Temperaturgradienten G foumlr naringgra omraringden i Sverige

Omraringde

Skaringne-Halland 4-5 Smaringland och mellansvenska laringglandet 35-4 NV Svealand och SOuml Norrland

3Stoumlrre delen av Norrland 15-25 Fjaumlllregionen och Nordkalouen 0-15

Jfr kap 135

166


Formeln foumlr tjaumlldjupet i m justerat med upparingtgaringende vaumlrmestroumlmmen fraringn jorden kan nu skrivas

(3)

322 Beraumlkningsgaumlng

Nedan har en teoretisk beraumlkning foumlr tre jordlager genomfoumlrts Utfoumlrandet blir principiellt detsamma oavsett antalet jordagcr Fig 322 a och b visar foumlrutsaumlttningarna foumlr de foumlljande beraumlkningarna

Koumlldmaumlngd F Tjocklek KOldmaumlngd Mawriakoeff Virmecd-

ningstal

Jordager 1 M

Jordlager 2 M Jordlager 3 - - M

1 Foumlrst beraumlknas den koumlldmaumlngd som aringtgaringr foumlr att tjaumlla det oumlversta lagret

2 Fraringn berfikningssynpunkt aumlr det laumlmpligt att arbeta med en konstant temperaturgradient (raumltlinigt temperaturfall) dvs en jaumlmn nedtraumlngning av koumllden Det frusna oumlversta jordlagret omvandlas daumlrfoumlr till ett fiktivt lager med samma vaumlrmeledning (samma vaumlrmemotstaringnd per meter) som det underliggande

Vaumlrmemotstaringndet per meter foumlr det underliggande skiktet aumlr 1J2bull Totala vaumlrmemotstaringndet foumlr det oumlvre lagret aumlr d1(1Auml1) Den fiktiva tjockleken antas vara dx och erharinglls ur foumlljande samband

d(1) ~d(1Aring)

Daumlrefter beraumlknas den koumlldmaumlngd som aringtgaringr foumlr att frysa det fraringn vaumlrme~ ledningssynpunkt saringlunda bildade homogena lagret av tjockleken (dx+d2) med materialkoefficienten Mc2

Fx2 = (dx+d2J2Mc2

Foumlr att enbart frysa det oumlversta fiktiva jordlagrct har det daumlrvid aringtgaringtt koumlldmaumlngden

Fx = dMc2

Foumlr att frysa det andra lagret har det saringledes aringtgaringtt koumlldmaumlngden

F2=Fa-Fx

Anm En komplettering till 321 aringterfinns paring sid 223

Fig 322a Tre jordlager med tillhoumlrande tjocklek koumlldmaumlngd materialkoefficient (2lQ) och vaumlrmeledningstal

Fig 322b Det oumlversta jordlagret har ersatts med ett fiktivt lager med tjockleken dz

167

Avd 17 Geoteknik 1763 3 Den totala koumlldmaumlngden som aringtgaringtt foumlr att frysa de baringda jordlagren

farings genom att addera koumlldmaumlngderna F1 och F

4 Daumlrefter omvandlas de baringda oumlvre frusna lagren till tvaring fiktiva lager medsamma vaumlrmeledning som det tredje lagret

De baringda fiktiva lagren~ ~ammanlagda tjocklek blir

d +d ~dCf))+ d()0 )

Daumlrefter beraumlknas den koumlldmaumlngd som aringtgaringr foumlr att frysa det saring bildadefiktiva homogena lagret av tjockleken dy+ d2 med materialkoefficienten Mc3

Fy+ F2 = (dy+ d)zMcJ

5 Tidigare har beraumlknats vilken koumlldmaumlngd (F1 och F) som aringtgaringttfoumlr att frysa de baringda oumlvre lagren Tillgaumlnglig koumlldmaumlngd foumlr det aktuellafalet aumlr F Foumlr tjaumllning av det tredje jordlagret aringterstaringr saringledes koumlldmaumlngden F-F1 -Fz

Enligt punkt 4 aringtgaringr det foumlr tjaumllning av de baringda fiktiva lagren koumlldmaumlngden

F11 +F~

Genom att anvaumlnda den kvarstaringende koumlldmaumlngden (F- F1 - F2 ) och denkoumlldmaumlngd som aringtgaringr foumlr att frysa de baringda fiktiva lagren (Fv+F) kan tjaumlshylens nedtraumlngning (tjaumllcjupet= Sz) beraumlknas

s ~V[(F-F -FJ+ (F+ F) M

Av det saringledes beraumlknade tjilldjupet (S) utgoumlr de oumlvre fiktiva lagrens tjock-lek dy+dz ~

Tjaumllens nedtraumlngning i det tredje jordlagret blir alltsaring

Sa= S-(d11 +dz)

6 I foumlregaringende beraumlkningar har haumlnsyn inte tagits till jordviirmen somuppgaringr till

Sv= rGMcf2

Det erharingllna tjaumlldjupet i tredje jordlagret skall justeras med Sv varvid detslutliga totala tjaumlldjupet kan erharingllas

S=d1 +d~+S3-Sv

Foumlr beraumlkningarna erforderliga A-vilrden se tabell 322

Tabell 322 Vaumlrmeledningstal ) i W mdegC foumlr fruset material

Materia WmdegC Material WmdegC

Vanliga jordarter lsolermaterialLerjord 08-13 Korkpattor ca 005Sandjord torr-fuktig 06-12 Halmbildd 006-008Silt (finmo-mjaumlla) varingt l4-17 Saringgsparingn torr ca 007Pinnmo 17-23 Traumlkolsstybb torr 007Myrjord 01-03 Traumlkolsstybb fuktig (10-20 volym- H~O) 009-012Draumlnerat grus 09-12 Fibroumls torv torr ca 005Lera-finsilt (mjilla) 12-17 Fibroumls torv fuktig (10-25 volym- HiO) ca 008-017

Fibroumls torv varingt (70-80 volymbull H~O) 06-12Stenigt ba11kfyll11i11gsmaterialGrus maringttligt fuktigt l7-23 Aska poroumls slagg torr ca012-017Makadam ca 29 Aska poroumls slagg fuktig ca 02-03

Snouml lucker 009-014Snouml packad 017-ca 05Mineralull torr 003Mineralull fuktig 006Styrenplast polyetenplast m m 003

]68


323 Beraumlkningsexempel

Som praktiskt exempel foumlr att aringskaringdliggoumlra beraumlkningsgaringngen som redoshyvisas i 322 har valts ett morilnlager som i exempel I taumlcks av 30 cm grus och i exempel Il taumlcks av 20 cm grus och 1 0 cm isolering De olika skikten visas i fig 323

1-- _ __ 1 f f 0IWWll1 llJJJ~l1l9JWI~mmiddot Gru 30 cm I Grus

20 cm l=v =--w~-~w~ ---1 _W__=-_y_ Fig 323 Jordlagren vid exempel Moraumln I och IlMoraumln

I tabell 323 nedan finns de foumlrutsaumlttningar som ligger till grund foumlr de foumlljande beraumlkningarna Temperaturgradienten G antas i baringda fallen vara 20degCm

Tabell 323 Materialdata foumlr exempel I och Il

Material Fukthalt Vilrmeledshy Vaumlrmekapashy Materialshy Tjocklek dm volym- ningstal A citet Q koefficient

WmdegC Jm Mc Exl Exil

Isolering 10 006 34bull10 (128) middotIO- 010Grn ID 120 34middot101 (114) middotI0-0 030 020 Moraumln 20 190 67 middottobull (l18) bullJ0-G

Exempel ] Tjaumllnedtraumlngning i oisolerade jordlagcr

Koumlldmaumlngden som aringtgaringr foumlr att tjaumla gruslagret beraumlknas enligt 322 punkt 1

F1 = 0302(114)middot I0-6 = l26middot 106sdegC

Gruslagret omvandlas till ett fiktivt moraumlnlager med tjockleken dx Koumlldbull maumlngden Fx beraumlknas enligt 322 punkt 2

dx = 030middot 190120 = 048 m

Fx = 0482(118)middot 10-0 = 415middot 106 sdegC

Tjaumlldjupet Sx beraumlknas enligt 322 punkt 5

sx = VcF-F1+Fx)Mc2

Antag F=36middot 106 sdegC

s rn VC36-126+41sJ-1obullonsJbull 10-0 141 mrn

Tjaumllens nedtraumlngning i andra jordlagret utan haumlnsyn till jordvaumlrmen blir

S 2 = Sx-dx= 147-048 =099 m

Jordvaumlrmen ger foumlljande reducering av tjaumlldjupet enligt 322 punkt 6 Med t = 60 dagar och G = 20degCm blir

Sv rn 60middot 24middot 3 600middot20middot (l18)middot 10-bull2 rn 029 m

169


Tabell 323 a Exempel I Tjaumllnedtraumlngning vid olika koumlldmaumlngder i oisolerad jord

Koumlldmaumlngd s C F F F-F1+F_

Antal frosdngar 1

Tjadjup m

St d-r s S s

36middot101 X 10000 20000 30000 40000 50000

36bull10-x 360 360 360 360 360

36bull10x 1150 1150 1150 1150 1150

3 6middot101 x 10790 20790 30790 40790 50790

60 90

120 150 180

147 204 248 286 318

0 48 048 048 048 048

099 I56 200 238 270

029 043 058 072 080

100 l43 l72 196 214

Det totala tjaumlldjupet blir

S = d1 + S 2 -Sv = 030+099-029 = 100 m

Tjaumlldjupet framraumlknat paring samma saumltt som ovan med andra foumlrutsatta koumlldshymaumlngder (F) framgaringr av tabell 323a

Exempel Il Tjaumllnedtraumlngning i isolerad jord

Koumlldmaumlngden som aringtgaringr foumlr att tjaumlla isoleringslagret beraumlknas enligt 322 punkt 1

F1 = 0102(128)middot 10-7 = 28middot 106 sdegC

Isoleringslagret omvandlas till ett fiktivt gruslager Koumlldmaumlngden Fx beraumlknas enligt 322 punkt 2

med tjockleken dbull

dx = 010middot 120006 = 20 m

Fxi = (20+ 02)2(114)middot 10-6 = 68middot 10deg sdegC


F2 = Fxs-Fx = (68-56)bull 106 = 12middot 106 sdegC

Totala koumlldmaumlngden F1 + F~ beraumlknas enligt 322 punkt 3

F 1 +F2 = (28 + 12) middot 10deg = 148middot 106 sdegC

De fiktiva lagrens sammanlagda tjocklek dy+dz samt koumlldmaumlngden Fy+Fz beraumlknas enligt 322 punkt 4

dy+dz = 010middot 190006+020middot 190l20 = 352 m

Fy+ Fz = 3522(118)middot 10-6 = 224middot 106 sdegC

Tjaumlldjupet Sz beraumlknas enligt 322 punkt 5

Antag F= 36middot 106 sdegC

s ~ Vl(36- 148)+ 224]middot IOmiddot (l18)middot 10-bull ~ 368 m

Tjaumllens nedtraumlngning i tredje skiktet utan haumlnsyn till jordvaumlrmen blir

S3 =368-352=016 m

Jordvaumlrme ger foumlljande reducering av tjaumlldjupet (se Exempel I)

So= Ss-S11 = 016-029

170


Tabell 323 b Exempel II Tjaumllnedtraumlngning vid olika koumlldmaumlngder i isolerad jord

Koumlldmaumlngd s degC Antal F-(F1+F~) frostdagar Tjaumlldjup m

F F1+F Fu+F +(F11+F2) t s du+dz s s s

36middot10ix 36middottoix 36middot101 x 36middot101 x 10000 4160 62000 67840 60 368 352 016 029 20000 4160 62000 77840 90 394 352 042 043 30000 4160 62000 87840 120 419 352 067 058 039 40000 4160 62000 97840 150 442 352 090 072 048 50000 4160 62000 107840 180 465 352 113 086 057

Eftersom tjaumlldjupet blir negativt intraumlffar ingen frysning j tredje skiktet Foumlr att faststaumllla hur djupt tjaumllen traumlnger ner i andra skiktet faringr ny beraumlkshy

ning goumlras med antagande av tvaring skikt I de fall S3 gt Sv blir totala tjaumlldjupet

S=d1 +d2+S3 -Sv

Tjaumlldjupet framraumlknat paring samma saumltt som ovan med andra foumlrutsatta koumlldmaumlngder (F) framgaringr av tabell 323 b

33 Relativa tjaumlldjupet i olika material [4] [JO]

Vid lika termiska betingelser blir tjaumlldjupet S i olika jordarter (eller andra materialsorter) en enkel funktion av materialkoefficienten Mc se 321 Foumlr sedimentara mineraljordar vid olika vattenhalt aumlr Mc maumlrkligt konstant Detta beror paring att vaumlrmeledningstalet vaumlxer med oumlkad vatten(is)halt IV

saring att Mc=2)f340middot 106w blir i det naumlrmaste konstant foumlr alla vattenhalter och paring att kornstorleken inte inverkar naumlmnvaumlrt annat aumln vid ytterlighetsshyfallen grovgruMten och lera Man kan daumlrfoumlr praktiskt raumlkna med tjaumllshydjupet saringsom en f1111ktio11 av klimatlaumlget Detta gaumlller praktiskt taget foumlr flershytalet mineraljordar

Laumlmpligt aumlr att utgaring fraringn ett foumlr dessa jordarter karaktaumlristiskt medelshyvaumlrde paring Mc och beteckna daumlrtill houmlrande tjaumlldjup saringsom enhet foumlr relativa tjaumlldjupet med tjaumlldjupskoeficie11te11 S0 = 10 I jordart med annan Mc ershyharinglls saringlunda fraringn enheten avvikande tjaumlldjupskoefficient Sq Kvoten SqS0

benaumlmns relativa tjaumlldjupet Laumlmpligt enhetsvaumlrde aumlr Mc= 125 middot 10-4 m2hdegC Se tabell 33 nedan Jfr aumlven [10] Observera att kvoten SqS0 oumlkar vid minskad vattenhalt i samma jordart

Tabell 33

Materialkoefficienten Relativt tjaumlldjup

Jordart mh degC ms 0 cmiddot SqSoMc=VIQ

Grus sand Vattenmaumlttad-fuktig (wgt8) (125 plusmn025) 10-bull (35plusmn5) middot10-middot 10plusmn01 Tillnaumlrmelsevis torr (w=2--3)

Aktuellt endast foumlr grus-grotbullsand 2middot10--3Smiddotl0-bull 56 middot10-1-97 middotJO-bull 13-17

Normal pim1mo 13 middot10--18 middot10- 36 bullto-bull-50-10-bull 10-12

Stenig pinnmo 2middot10middot-3middot10middot 56 middot10-0-84 -10-bull 13-15

Silt (finmo-mjiia) vattenmiittad a Obetydlig tjaumllskjutning ( = mycket

vaumlldraumlnerad) I25 middot10middot-10 middot10- 35 bull10-1-28 bull10-bull 10-09 b Maringttligt tjaumllskjutnndc ca l0middotto-bull ca 28 middot10-0 ca 09 c Mycket tjaumllskjutande l0 middot10--07 middotto-bull 28 middot10--19 middotlO-bull 085-075

(limesvaumlrde is) 05middot10middot 14 bull10-bull 063

Lerjord 075 bull10middot-lO middotI0-bull 21 middot10-0-28 middot10- 08-09

Dyjord varingt-fuktig 02 middot 10--03 -10-bull 6middot10--8bull10- 04-05

Myrtorv varingt-fuktig 015 -10-bull-02 -10-bull 4middot10-1-6middot10middot 035-04

171

Avd 17 Geoteknik

Med avseende paring relativa tjaumlldjupet kan saringlunda de naturliga jordarna uppdelas i tvaring huvudgrupper mineraljordar och organiska jordar vartill kommer material saringdana som aring ena sidan traumlkolsstybb och poroumls slagg-aska samt aring andra sidan stenfyllning Foumlljande oumlversikt gaumlller

A Mineraljordar Relativt tjaumlldjup ca 10 i torrt grus och stenig pinnmo upp till 15 a 17 i lerjord ned till 08

B Organiska jordar torv dy 11111lljord Relativt tjaumlldjup 035-05 (laumlgst foumlr lucker torv) Mellan A och B faller gyttja och gyttjig lera

C Poroumls slagg traumlkolsstybb Relativt tjaumlldjup ungefaumlr= B

D Ste11fyll11i11g Relativt tjaumlldjup (vid ren stenfyllning frostdjup) varierar fraringn ca 15 vid rikligare jordinblandning (stenig pinnmo) till 2 aring 3 vid ren stenfyllning

34 Frostfritt djup [10] [12]

341 Allmaumlnt

Med frostfritt djup foumlrstarings den graumlns varunder 0degC-isotermen inte gilr Denna graumlns kan i vissa fall betraktas som en tjaumllgraumlns och aumlr huvudsakshyligen beroende av jordartens vattenhalt och koumlldmtingden (fig 341) Haumlrav foumlljer att det frostfria djupet varierar starkt med klimat och jordart varfoumlr alla kartor blir generaliserade Foumlr att analysera frostdjupet rekommenshyderas [10] Foumlr oumlversiktlig planering rekommenderas [12J

KOldmaumlngd x 36 middot 10 s degC 10000 20000 JO 000 o ooo so ooo 60 ooo

05

25 +--------------------------------- m Tjildjup

Fig 341 ovan Tjaumlldjup i homogena jordarter fria fraringn vegetation och snouml Haumlnsyn har inte tagits till upparingtriktad vaumlrmestroumlm

Uddcvol

Fig 342 Tjaumlldjup (110) Siffrorna anger djup i meter under markytan inom varje omraringde

Angivna tjaumlldjup avser naturligt lagrade tjaumllfarliga friktionsshyjordarter eller moraumln under vintrar med saumlrskilt stor tjaumllnedshytraumlngning De gaumlller under foumlrutsaumlttning att markytan aumlr snouml fri och utan vegetationstlicke samt att tjaumllens normala nedbull traumlngning inte foumlrhindras genom saumlrskilda aringtgaumlrder exempelshyvis genom isolering vaumlrmetillfoumlrsel fraringn byggnad eller grund vattenstaringnd naumlra markytan

1763

172

Kap I 76 Frost och tjaumlle i jord 1764

342 Frostfritt (tjaumllfritt) grundlaumlggningsdjup

Foumlr att bedoumlma tjaumllsaumlkert grundlaumlggningsdjup foumlr byggnader kan kartan i fig 342 anvaumlndas som underlag foumlr uppgifter om maximalt tjaumlldjup vid snoumlfri markyta Djupet reduceras med haumlnsyn till byggnadsverkets art (isoshyleringssaumltt vaumlrmetillfoumlrsel) samt platsens exponering och normala snoumlfoumlrshyharingllanden

343 Frostfritt djup foumlr vattenfoumlrande ledningar [OJ [I I]

Frostfritt djup foumlr vattenledningar oumlverensstaumlmmer inte med omkringligshygande jordarters stoumlrsta frostfria (tjaumllfria) djup Detta paring grund av att aringtershyfyllningen i en roumlrgrav utan isolering vnligen har saumlmre frosttekniska egenskaper aumln den omgivande jorden

Vid planering av vattenlednings laumlggningsdjup saknar ortens frostfria djup betydelse daring ledningen med enkla medel kan frostskyddas

344 Maumltning av jordtemperaturer [8] [10] [13] [21]

Frostfritt dup stoumlrsta tjaumlldjup eller en iroterms laumlge kan bestaumlmmas genom naringgon form av temperaturmaumltning (tabell 344) Dylika maumltningar boumlr graderas efter noggrannhet varvid grupp I haumlnfoumlrs till forskning

Tabell 344 Hjaumllpmedel vid tcmperaturmaumltningar i jord

Klass Miltningstyp Aam

Motstaringndstraringd eller termoelcment

Stor noggrannhet kan erharingllas Dyrbar men exakt metod

[IO]

Il Termistor Temperatur-motstaumlndskurvan 11r riitlinig enbart inom snaumlva temperaturgraumlnser Billig men foumlrharingllandevis exakt metod

[13]

lII Jordtcrmometer Ger taumlmligen grova vaumlrden Laumlmpar sig foumlr grunda och laringngvariga maumltningar

[21]

IV Tjaumlldjupsmaumltare Indirekt maumltmetod baserad paring vaumltska~ faumlrg-omvandling vid frysning Ger riktvaumlrden

18)

4 Skyddsaringtgaumlrder mot frost- och tjaumllskador

41 Principer

Tjaumlllyftning kan foumlrhindras respektive minskas genom foumlljande huvudgrupshyper av aringtgaumlrder

Vaumlrmeisolering eventuellt i kombination med 11ppiaumlrm11i11g

2 Utbyte av frostaktiv jord mot frost passivt material

3 Inlaumlgg av ett kapillaritetsbrytande lager som foumlrhindrar vattenuppsugshyningen till oumlverliggande jord

4 Saumlnkning av grundvattenytan genom djupdraumlnering Denna aringtgaumlrd kan endast minska inte helt foumlrhindra uppfrysning

5 Kemisk jordpreparering Tvaring huvudtyper av preparat foumlrekommer naumlmligen saringdana som belaumlgger partikelytorna och hindrar ytaktiviteten gentemot vatten och saringdana som saumlnker fryspunkten i porvattnet

173

Avd 17 Geoteknik

42 Skyddsaumltgaumlrder vid vaumlgar och jaumlrnvaumlgar [14] [15] [18] [20]

Naringgon eller naringgra av foumlljande skyddsaringtgaumlrder kan vidtas Se aumlven 25

1 Vaumlrmeisolering med houmlgvaumlrdigt isolermaterial

2 Vaumlrmekapacitetsoumlkning med material som kan haringlla stora maumlngder vatten

3 Masskiftning (raquourgraumlvningraquo) varvid aringterfyllningen skall utgoumlras av frostpassivt material

4 Houmlglyft (endast vid jaumlrnvaumlg)

5 Draumlnering

Med dessa aringtgaumlrder som fraumlmst avser att foumlrhindra tjaumllskott minskas aumlven uppfrysningen Vill man heltfiirhindra all uppfrys11i11gmaringste masskiftning urgraumlvning eller isolering ske

Saumlrskilt inom kallare trakter med stort tjaumlldjup aumlr det angelaumlget att kunna avsevaumlrt mi11ska urgraumlv11i11gsdjupet genom val av laumlmpligt material foumlr aringtershyfyllnaden Att anvaumlnda principen med vaumlrmeisolerande topplager aumlr av praktiska och ekonomiska skaumll i regel laumlmpligt

Ett vattenmaumlttat torv- eller dylager bjuder genom sin houmlga vaumlrmckapashycitet ett starkt frostmotstaringnd vilket innebaumlr att frostfria urgraumlvningsdjupet minskas Speciella metoder med komprimerade torvbalar har utformats och tillaumlmpas vid de norska jaumlrnvaumlgarna [18] [22]

43 Skyddsaumltgaumlrder vid byggnader (jfr 26)

431 Grundlaumlggning vid frostfritt djup

Det viktigaste aumlr att grundlaumlggning sker till frostfritt djup saring att tjaumllen inte underifraringn kan lyfta byggnaden Detta gaumlller dock endast i frostaktiv jord Paring frostpassiv jord grus och strid sand kan man utan risk grundlaumlgga ytligt

Det foumlr orten gaumlllande frostfria djupet (se kartan fig 342) kan minskas genom anbringande av vaumlrmeisolerande Jylfnadsmaterial paring eller under markytan [14]

Ett ytligt tunt vaumlrmeisoleringslager av utvalt material (laringgt Auml) ger god frostskyddseffekt (paumllsverkan) och aumlr i maringnga tekniska sammanhang en bra loumlsning foumlr att erharinglla ett ekonomiskt grundlaumlggningsdjup (fig 431 a och b) Dimensioneringsberaumlkning utfoumlrs enligt exempel Il i 323

middoto IQQQ

middoto

middoto

middoto

middoto bull

1764

Jfr Vaumlg- och jaumlrnvaumlgsbyggnad hd Vaumlg- och vattenbyggnad

bull ~ AND r----r~o~-1~bull HOumlGISOLEAANOE MATERIAL

Fig 431 a och b

174

- - -- - - -


432 Foumlrhindrande av sidogrepp

Uppfrysning kan ske genom att den tjaumlllyftande jorden faringr sidogrepp paring grundmuren framfoumlrallt daumlr grundmuren aumlr ojaumlmn (fig 432 a) eller Jutar (fig 432b) och frostaktiv jord aumlr fylld illlill grundmuren Foumlr att undvika sidogrepp boumlr grundmuren utfoumlras slaumlt behandlas med hydrofobt material ocheller naumlrmast grundmuren utfyllas med en fyllning av frostpassivt material stritt grus grov sand eller mineralull (fig 432c) Fyllningen maringste vara draumlnerad

Lyftad markyta

- - - -- - - t

Pig 432 a och b Uppfrysning genom sidogrepp

433 Ytlig grundlaumlggning av sk kaumlllarloumlsa hus [I] [2]

Hus med kryprum under bottenbjaumllklaget

Paring frostpassiv jordgrund (grus sand) kan sockeln laumlggas direkt paring jorden sedan matjorden bortschaktats

Paring frostaktiv jordgrund kan grundlaumlggningsdjupet reduceras genom iso~ lering

Hus med golvplatta av betong direkt paring markytan Paring frostpassiv jordgrund behoumlver ingen saumlrskild haumlnsyn tas vad betraumlffar grundlaumlggningsdjupet Grundlaumlggning kan saringlunda t ex utfoumlras som en kantfoumlrstyvad utbredd platta direkt paring markytan

Paring frostaktiv jordgrund kan bottenplattan laumlggas paring befintlig markyta under foumlrutsaumlttning att denna isoleras

Foumlr bedoumlmning av isoleringens kapacitetsbehov och omfattning boumlr aumlven haumlnsyn tas till temperaturfoumlrharingllandena under uppvaumlrmda byggnader

a Plotta direkt pouml mark b Kryprum under bottenbjaumllklaget

+20~ -10middot +20deg -10middot

+Oomiddot

Fig 433 Principiella laumlget av isotermerna under smaringhus

1764

Se aumlven 326363

Mineralulleller draumlnerat 9ra11ufat

Fig 432c Princip foumlr att foumlrshyhindra sidogrepp

c Hel kaumlllare

-10middot

175


Litteratur

1] Adamson B Claesson J och faumltring B Grundltlggningsdjup ochfuktf6rliaringlanden vid kryprum Byggforskningen Stockholm 1971

[2] Adamson B ]lfarktemperatur och frostfri nivaring vid obebyggd mark Byggmaumlstaren 19613 Swckholm

3] Bengtsson H Lundberg B och Varnbo B ftfarkisofcring Svenska riksbyggen Meddelande 366 Stockholm 1966

[4] Beskow G Tjaumllbildningen och tjiillyftningen Statens vaumlginstitut Meddelande 48 Sveriges geologiska undersoumlkningar Ser C nr 37S Stockholm 1935

[5] Ericsson H Hus utan kaumlllare Grtmdliggningsmetoder Byggforskningcn Handshyling 32 Stockholm 1958

[6] Fellenius B och Rengmark F Kudmiingdskartor oumlver Sverige Kungl jaumlrnvaumlgsshystyrelsens geotekniska avdelning meddelande 6 Statens vaumlginstitut meddelande 91 Stockholm 1959

[7] Fredfn S Swdier iiver tjaumlliyftningsmekanismen Statens vaumlginstitut Specialrapshyport 22 Stockholm 1964

18] Gandahl R Bestaumlmning a11 tjlilgriins i mark med enkel typ av tjiilgriinsmiitare Statens vaumlginstitut Svenska vaumlgfoumlreningens tidskrift 19562 Stockholm

[9] Isolering i jord Symposium 1968 Stencil (Under tryckning 1971) [I0] Jansson L E Tjaumlldjupet i Sverige samt dess betydelse foumlr vatten- och avloppsledshy

ningars iiggningsdj11p Stockholm 1967 [1 IJ Jansson L E Ltiggningsdj11p foumlr VA-ledningar i jord med haumlnsyn till tjiile VAV

publikation P 14 Stockholm 1969 [12] Jerbo A St6rsta tjiildj11pet villrama 1939-1963 Statens jaumlrnvaumlgars centralfoumlrshy

valtning geotekniska kontoret Meddelande 8 Stockholm 1963 [131 Jerbo A och Sundequist Aring Mi11eralulsisoleringar ddjaumlmtiigar - del l Statens

jaumlrnvaumlgars centralfoumlrvaltning geotekniska kontoret Meddelande 13 2 uppi Stockholm 1966

[14) Jerbo A och Sundequist Aring Praktiskt rostskydd Statens jaumlrnvaumlgars centralfoumlrshyvaltning geotekniska kontoret Meddelande 17 Stockholm 1967

[15) Jerbo A och Joumlnsson P FrostskyddsJtgiirder i spJr Stntens jaumlrnvaumlgnrs centralshyfoumlrvaltning geotekniska kontoret Meddelande 20 Stockholm 1970

[16] Kaplar C W Frost action in soils US army cold regions research and cnginccrshying laboratory Hannover New Hampshire mars 1964 (Stencil)

[I 71 Kaplar C W A laboratory frecing test to determille the relative frost susceptibility oj soils Informal memorandum US army cold regions research and engineering Jaboratory Hannover New Hnmpshire maj 1965

[18 Skaven-Haug Sv Protection ogalnst frost hcavirg 011 the Norwegian railways Geotechniguc vol IX London 1959

[I9J Skaven-Hnug Sv (i samverkan med Carlstcdt A Snndegren E och Jerbo A) Auswirk11ng niedriger Temperat11ren auf Gleisage 1md Umerbau Statens jaumlrnvaumlgars centralfoumlrvaltning geotekniska kontoret Meddelande 22 Stockholm 1970

[20] Byggnadsteknlska anvisningar Statens vaumlgverk Stockholm 1970 121] Sveriges meteorologiska och hydrologiska i11stlt11t-Aumlrsbok Stockholm 1970 [22] Watzinger A Kindem E och Michclsen B Masseutskiftningsmaterialer for teeshy

Jorbygning pJ oei og jembane Mrmetck11iske 11ndersokelser Norges geotekniske institut Oslo 1965

(23] SBN 67 Statens planverk Stockholm 1967

176

177 1

Kap 177 Erosion Av civilingenjoumlrerna Bernt Jakobson och Hans Fagerstroumlm

Granskat av docent Per Anders Hedar

1 Ytvattenerosion 2 Grundvattenerosion 3 Vinderosion 4 Filter som erosionsskydd

Litteratur

Haumlnvisningar Grund och kaumlllarstomme hd Husbyggnadsteknik Vaumlgars och gators tekniska utformning och utrustning hd Vaumlg- och vattenbyggnad Varinggbrytare och strandskoningar hd Viig- och vattenbyggnad Dammar hd Vaumlg- och vattenbyggnad

1 Ytvattenerosion [l]-[4]

Om man successivt oumlkar hastigheten hos en vattenstroumlm som rinner fram oumlver en jordart med jaumlmnstora korn boumlrjar vid en viss hastighet kornen att vibrera och delvis omlagras Vid en ytterligare oumlkad hastighet foumlrs ikastade korn med stroumlmmen och vid graumlnshastigheten v sker slutligen eroshysion av korn som tidigare legat stilla Daring dessa korn aringter laumlgger sig paring bottshynen kallas det sedimentation Erosion innebaumlr att bottnen urholkas och sedimentation att den paringbyggs Daring bottnen varken urholkas eller paringbyggs naumlr korn rullar fram oumlver den eller foumlrs svaumlvande fram i vattnet talar man om transport

Graumlnshastigheten v aumlr inom vissa graumlnser ungefaumlr proportionell mot kvadratroten ur korndiametern d dvs v= cJd Koefficienten c beror paring kornens densitet och friktionskoefficient stoumltkoefficienten vid vattenparshytiklarnas stroumlmning mot kornen m m

Ovanstaringende regel kan haumlrledas saringvaumll teoretiskt som genom laboratorieshyfoumlrsoumlk Den bekraumlftas ocksaring i grova drag av observationer i naturen Faumlltshyfoumlrharingllandena kompliceras dock av en maumlngd svaringrbestaumlmbara faktorer saringshysom kornens lagringssaumltt virvelbildningar i vattnet och foumlrharingllandet mellan vattnets bottenhastighet och medelhastighet Vidare bestaringr saumlllan eller aldrig en jordart av jaumlmnstora korn dessa avviker dessutom fraringn den sfaumlriska formen Slutligen aumlr det mycket svaringrt att exakt bestaumlmma graumlnsshyhastigheten

Kurva H i fig 1 a visar graumlnshastigheten enligt [5] Kurvorna G visar

Fig la Samband mellan vatshytenhastighet transport och sedishymentation grilnshastighet foumlr erosion av jaumlmnkornigt (sorterat)50 100 200 500 material enligt olika undersoumlkshyningar


Avd 17 Geoteknik 1772 graumlnshastigheter enligt ryska undersoumlkningar [6] [7] samt antyder inverkan av vattendjupet i kanaler G1 avser 1 m vattendjup och G1 3 m vattendjup

Enligt litteraturuppgifter sammanstaumlllda i [8] kan man som naumlrmevaumlrde saumltta

(I)

daumlr d= diametern i cm hos de korn som naumltt och jaumlmnt foumlrflyttas vm = medel vattenhastigheten i ms och imiddotb = bottenhastigheten i ms Ekv (I) som aringskaringdliggoumlrs av kurva J i fig 1 a gaumlller endast ned till kornstorleken ca 05mm

Mest laumltteroderade anses korn med storleken 01-05 mm vara Vid mindre korn oumlkas som regel inverkan av kohesionen i saring houmlg grad att de motstaringr stoumlrre vattenhastigheter

I fig I a har med streckning antytts en osiikerhetsmargi11al som man nor~ malt kan ha att raumlkna med vid erosionsfenomen i naturen Diagrammet avser i foumlrsta hand erosion pii horisontell botten men kan ofta tillaumlmpas aumlven foumlr lutande ytor Vid ojaumlm11kornigt material (osorterat material) kan korn~ storleken i diagrammet i enlighet med vad som anges i 4 anses motsvara maskvidden hos den sikt som passeras av 50-85 av materialet eller nor~ malt ca 75 (t75)

Enligt [6] kan man vid beraumlkning av graumlnshastigheter i valtendrag ta haumlnsyn till imiddotartendragets kroumlkning ojaumlmn i-attenlwstigiet oumlver tvaumlrsektionen samt bottnens och slaumlnternas lut11i11gar Beraumlkningarna maringste daring utfoumlras i flera steg

Till ytvattenerosion raumlknas aumlven varinggerosio11 Den anstormande varinggen rubbar och loumlsgoumlr de enskilda kornen som sedan sugs med av den aringtershygaringende varinggen Saring smaringningom utbildas vid konstant vattennivaring ett strandshyplan med liten lutning (beroende paring kornstorleken) daumlr de enskilda kornen rullar fram och tillbaka (fig l b) Vid aumlndring av vattennivaringn tar erosionen ny fart Daring varinggorna angriper snett mot stranden foumlrs det eroderade materia~ Jet laumlngs denna i en i stort sett sicksackformig roumlrelse

2 Grundvattenerosion Grundvatten som aumlr i roumlrelse kan foumlrflytta fina jordkorn fraringn ett staumllle till ett annat i marken eller - om grundvattenstroumlmmen naringr markytan (vatshytendragsbotten) - helt foumlra bort dem Saumlrskilt laumltt foumlrs de korn bort som aumlr belaumlgna i markytan daumlr grundvattnet traumlnger fram Med tiden kan stora haringligshyheter bildas orsakande skador paring angraumlnsande byggnadsverk Ofta upp~ taumlcks inte erosionen foumlrraumln allvarligare skador redan intraumlffat Det aumlr daumlr~ foumlr av vikt att skydd ordnas daumlr grundvattenerosion misstaumlnks uppkomma

Grundvattenerosion kan foumlrekomma invid avloppsled11i11gar och trummor i finkorniga jordarter Dessutom foumlrekommer grundvattenerosion ofta i samband med laumlnspump11ing vid grundlaumlggning under grundvattenytan i mo eller sand Haumlrvid uppluckras marken vilket kan orsaka skador paring det blishyvande byggnadsverket Erosionen maringste daumlrfoumlr bringas att upphoumlra antingen genom en grundvattensaumlnkning eller genom att schaktet vattenfylls I sist~ naumlmnda fallet kan man efter faumlrdigschaktning utlaumlgga ett filter (se 4) gjuta en oarmerad platta av undervattensbetong med ursparing foumlr pump~ grop och daumlrefter faumlrdigstaumllla arbetet i torrhet

En annan form av farlig grundvattenstroumlmning kan uppkomma genom ko11centrerad urspol11i11g under tex dammar paring genomslupplig grund Grund~ vattenerosionen kan daring behaumlrskas genom foumlrlaumlngning av laumlckvaumlgarna saring att gradienten blir laringg samt genom omhaumlndertagande av laumlckvattnet i filter-mattor eller filterbrunnar paring nedstroumlmssidan Saringdan koncentrerad urspol~ ning uppkommer laumlttast i kontaktytorna mot vattengenomslaumlppligare lager eller mellan jorden och underlagrande sprickigt och vattenfoumlrande berg vilket daumlrfoumlr boumlr rensas eller injekteras

Jfr 953 62

Fig I b Vaumlgerosion Snett anshykommande varinggor orsakar en materialtransport laumlngs stranden

Jfr 17212och 174722

Se kap 962

178

Kap 177 Erosion 177 3-4

3 Vinderosion [9] Vindens erosion aumlr av principiellt samma slag som vattnets dock foumlrflytshytas endast smaring korn vid maringttliga vindstyrkor

Det transporterade materialet avsaumltts i varinggiga faumllt eller i dyner och utshygoumlrs vanligen av sand med mycket jaumlmn kornstorlek

Som skydd mot vindens erosion brukar man plantera vaumlxter vanligen tall (bergtall) Vid smaring ytor kan ett filter anvaumlndas i princip enligt 4 Haumlrigeshynom bringas erosionen att upphoumlra paring en garingng

4 Filter som erosionsskydd Det laumlmpligaste erosionsskyddet aumlr vanligen ett s kfilter Principen foumlr detta aumlr att marken taumlcks med ett antal skikt med tilltagande kornstorlek saring att kornen i ett skikt inte kan passera genom haringlrummen i det naumlrmast taumlckande skiktet Kornen i marken kvarharinglls av det understa skiktet vilket dock slaumlpshyper igenom framsipprande vatten och till det yttersta skiktet anvaumlnds saring grova korn att de med saumlkerhet kan motstaring den stoumlrsta foumlrekonmrnndc vattenhastigheten samt om moumljligt annan inverkan (is- och timmergaringng)

Vid gru11dvatte11erosio11 skall skikten utlaumlggas i den ordningen att vattenshystroumlmmen moumlter foumlrst de finaste kornen och sedan groumlvre och groumlvre Exempelvis laumlggs runt fogarna i en avloppsledning daumlr man befarar grundshyvattenerosion det grovkornigaste skiktet naumlrmast ledningen samt i en jordshydamms nedstroumlmstaring det finkornigaste materialet naumlrmast uppstroumlmssidan

Ojaumlmnkorniga jordarter av typen moraumln aumlr betydligt mer motstaringndskrafshytiga mot grundvattenerosion aumln jaumlmnkorniga jordarter Foumlr att en massa skall skyddas visar det sig daumlrfoumlr tillraumlckligt att de stoumlrsta kornen kvarharinglls paring sin plats I praktiken kan man raumlkna med den korndiameter som motshysvarar 50-85 passerande viktsrnaumlngd paring kornkurvan

Foumlr att filtret dessutom skall slaumlppa fram grundvattenstroumlmmen fordras att det inte aumlr alltfoumlr finjordsrikt i foumlrharingllande till basmaterialet

Nedan anges de viktigaste reglerna foumlr filtergradering Som millnesregel laumlmpar sig Terzaghis regler genom sin enkelhet Foumlr 1wggrarmare filterdishymensionering med svenska jordarter syns tills vidare Vattenfallsverkets regler mest laumlmpade

Regler foumlr filtergradering du d60 resp d85 = den kornstorlek som paring kornfoumlrdclningskurvan motsvarar

15 50 resp 85 halt av korn ltd Index0 = basmaterial (som skall skyddas) Index1 = filtermaterial R = rund kornform K = kantig kornform 0 = ojaumlmnkornigt (osorterat) material (exempelvis moraumln) s = jaumlmnkornigt (sorterat) material (exempelvis singel)

drldfr drld~~

Tcrzaghi [10] gt4 lt4

Waterways experiment station [I I] [12] 4-20 lt5

Bureau of rcclamation s SR 5-10 [13] [14] DR 12-40 OR 12-58

OK 6-18 OK 9-30

Vattcnfallsvcrkct [151 s gt5 S lt15 o 5-45 0 lt30

179

Avd 17 Geoteknik

Dessutom brukar man efterstraumlva att filtermaterialets kornkurva i huvudshysak blir parallell med basmaterialets

I praktiken boumlr man som regel utfoumlra fler bestaumlmningar av basmateriashylets kornfoumlrdelning varvid man erharingller en kurvskara med olika kornkurshyvor inom ett visst spridningsomraringde Det kan daring vara skaumlligt att raumlkna basmaterialets kornstorlekar (df5 samt dg

0 eller dtJ paring den ogynnsammaste

av de tvaring taumlnkta kornkurvor som garingr inom spridningsomraringdet paring ett avshystaringnd fraringn oumlvre och undre graumlnsen av 110 aring 15 av omraringdets bredd

Fig 4a visar tillaumlmpning av Vattenfallsverkets regler nar materialet som skall skyddas utgoumlrs av sandig mo

O+J-microillf-C4wdmicroui-002 02 05 1 2 5 to 20 50 00 200

Kornstorlek di mm - -- Graumlns foumlr o~orterot filtermoteriol (Oi tabell ovan) -bull- -- sorterat -- (Smiddotbullmiddot )

Komstorleken i ett erosionsskydds oumlversta skikt bestaumlms med ledning av den stoumlrsta foumlrekommande vattenhastigheten enligt fig I a (Observera att naringgon saumlkerhet inte aumlr inraumlknad i diagrammet i fig 1 a) Om is- eller timshymergaringng eller vaumlgerosion foumlrekommer maringste haumlnsyn tas haumlrtill Vanligen laumlgger man daring oumlverst paring de utsatta partierna ett enkelt stenlager med en stenstorlek av 03-05 m

Skikttjocklek hos filter Filterlagrens tjocklek bestaumlms av saringvaumll utlaumlggshyningsfoumlrfarandet som filtcrskyddets betydelse Exempelvis fordras tjockare lager vid utlaumlggning med maskin aumln foumlr hand tjockare vid utlaumlggning i vatten aumln i luft tjockare foumlr lutande aumln foumlr horisontella lager etc I en houmlg jorddamm daumlr en filterskada kan leda till katastrof fordras av saumlkerhetsshyoch arbetstekniska haumlnsyn helt andra filterdimensioner aumln kring en enkel avloppsledning

Normal tjocklek hos filterfager

Byggnadskonstruktion Filtermaterial Skikttjocklek

Avloppskdning Sandigt grus 5-20 cm Singel eller makadam 10-30 cm

Schaktbottcn foumlr husgrund Sandigt grus 5-30 cm eller liknande Singel eller makadam 15-30 cm

Kanalbeklaumldnad Sandigt grus 20-ICO cm Singel eller makadam 30-100 cm

Oumlvcrgaringngslager naumlrmast taumltkaumlrnan Sandigt grus 1-2 m i laringg jorddamm Singel eller makadam

Oumlvergaringngslager naumlrmast taumltkaumlrnan Sandigt grus 3-IO m i houmlg jorddamm Singel eller makadam

1774

fig 4a Graumlnser foumlr kornkurvor hos filtermaterial enligt Vattcnshyfallsverkets regler samt kornshygradering hos olika filterskikt i crosionsskyddet enligt fig 4 b

180

Kap 177 Erosion

Utformning av crosionsskydd

I fig 4 b visas ett exempel paring utformning av erosionsskydd i en kanal med stoumlrsta foumlrekommande medelvattenhastigheten 12 ms Den naturliga marshyken (basmaterialet) utgoumlrs av sandig mo med korngradering enligt fig 4a

Som skydd utlaumlggs paring marken underst ett minst 20 cm tjockt skikt av sandigt grus (kornstorlek ca 02-20 mm enligt fig 4a) och daumlrparing ett minst 30 cm tjockt skikt singel eller makadam (kornstorlek 16-64 mm enligt fig 4a) Detta sistnaumlmnda skikt motstaringr enligt fig 1 a en vattenhastighet upp till ca 2 ms Oumlverst laumlggs mellan nivaringerna 05 m under LLW och 05 m oumlver HHW ett enkelt stenlager (kornstorlek ca 04 m) som skydd mot is och timmer Detta lager behoumlver inte uppfylla filterkraven enaumlr det inte skall fungera som filter

Tvaring andra typer av erosionsskydd visas i fig 4c och d Baringda har ett yttre 1-3 stenblock tjockt foumlr foumlrekommande vattenroumlrelse stabilt lager I det ena fallet laumlggs mellan detta och den erosionskaumlnsliga slaumlnten ett filter beshystaringende av sorterade lager (fig 4c) Daring det emellertid aumlr mycket svaringrt och dyrbart att laumlgga ut de skilda sorterade materiallagren -det kan ifraringgasaumlttas om ett perfekt utfoumlrande enligt fig 4c aumlr moumljligt - kan filtret i skilda tunna lager med foumlrdel ersilttas av ett blandfilter i ett tjockt lager av vaumllgraderat stenigt grus eller av samkross Detta lager omvandlas under inverkan av vattenroumlrelsen till ett filter daring de finare kornstorlekarna i blandfiltrets ytlager tvaumlttas ur varvid ett erosionsskydd utbildas paring ett saumltt som oumlverensshystaumlmmer med naturligt bildade saringdana Blandfiltret skall bestaring av dels grovt dels fint material och ha tillraumlcklig tjocklek foumlr att inte genomerow deras Dessutom skall det yttre skyddande stenlagret kunna uppta saumlttshyningar daring blandfiltrets tjocklek minskar under vattenroumlrelsens inverkan Denna andra typ av erosionsskydd enklare att utfoumlra visas i fig 4d

HHW

MW Mint 030 mblock 200-300 mm

025m sten 30-100 mm -0lOmgrus 2-20mm

Erosionskoumlnsligt 005m sand 02 - 2mm moterinl

-- Minst 040 mbock 200-300 mm ~--035m sten 30-100 mm

---015 mgrus 2 -20 mm ---010 msand 02 - 2 mm

1774

HHW ==-c------y_LLW ~

~= ~--- -~middotmiddot~

~-middotmiddot~-Stenloger

~--- ~~ rn singe e mokodam r 02 m sandigt grus

L Sandig mo

Fig 4 b Erosionsskydd (jfr fig 4a)

Fig 4c Erosionsskydd enligt (l6J Utlagt dels under vatten dels i torrhet

Fig 4d Erosionsskydd av blandfilter med skyddsskikt av sten

18 I

Avd 17 Geoteknik

Litteratur

[1] Schoklitsch A Der Wasserb(lu Band l s 126-141 Wien 1930 l2J Schaffernak F New Gmndlage fiir die Berechmmg der Gcschicbefiilmmg in

Flusslii11fcn Leipzig och Wien 1922 [3] Sundborg Aring The riter Klariifoen a srudy ojfl1wial processcs Geografiska annaler

38 2-3 Uppsala 1956 [4J XVIltf1 lnternational nadgation congress Rom 1953 [5] Hjutstroumlm F Srudiemiddot oj tlw morplwlogica activity af riters as m11strated by the

rhw Fyris Uppsala 1935 [6J Progress report on resuts oj sflfdies 011 design oj srable dwnnels Bureau of reclamashy

tion USA Hydraulic laboratory report hyd -352 Denver 1952 [7] Gedroteklmecheslwv stroitelstov USSR 1936

[8] Jakobson D Geoteknisk(lproblem i flottleder Svenska flottledsfoumlrbundets aringrsbok 1945 s 4026-4035

[9] Ramsay V Geologens grunder Del I Stockholm 1931 [JO] Tcrzaghi K och Pck R D Soi meclumics in e11gi11eeri11g practice New York och

London 1948 [11] Laboratory investigations of filters for Enid and Gremulu doms Vaterways experishy

ment station Technical memorandum No 3-245 Vicksburg 1948 [12] lllvestigation 011 imoden wlil saeensfor Grenada Enid and Sardis dams Waterways

experiment station Technical memorandum No 3-250 Vicksburg 1948 [13J Karpoff K P The use oj laboratory test to delbullelop design criteri(I for protecth-e

filters ASTM Philadclphia 1955 [14] Hilf-Sarbria Significance of 1middotelative de11Sity in the ltlesign oj prottgtctire filters

Bureau of reclamation Memorandum Denvcr 1948 115] A11vis11i11gar foumlr utfurande och kontroll av jordltlammar Statens vattenfalsvcrk

Stockholm 1958 [l6] Brobyggnadsamisningar ( VVBrowrmlr 1969) PTB 103 Statens vaumlgverkStockholm

1969 [17] Rcinius E m fl Va1tc11bygg11ads1eknir Stockholm 1964

1774

182

178 1

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar

Av civilingenjoumlr Allan Ekstroumlrn och ingenjoumlr SVR Bo Orre

t Allmaumlnt 2 Utrednings- och undersoumlkningsmetodik 3 Faumlltundersoumlkningar 4 Laboratorieundersoumlkningar 5 Redovisning av undersoumlkningsresultat

Litteratur

Haumlnvisningar Betraumlffande utredningar och undersoumlkningar foumlr olika objekt och problemshystaumlllningar se aumlven kapitel 171-177 och nedan angivna avsnitt av handshyboken samt anvisningar utfaumlrdade av Kungl Byggnadsstyrelsen [I] och Stashytens Vaumlgverk [2] Allmaumlnna anvisningar foumlr utredningar vid bebyggelseplashynering har publicerats av SVRs Plananvisningskommitte I3J Detaljerade beskrivningar av undersoumlkningsmetoder och utrustningar aringterfinns i publishykationer fraringn SGJ se [4]

1 Allmaumlnt

Geotekniska utredningar ofta kallade gru11d1111dersoumllwi11gar erfordras regelshymaumlssigt vid all samhaumlllsplanering samt trafikleds- byggnads- och anlaumlggshyningsprojektering Vid dessa utredningar behandlas i foumlrsta hand fraringgor roumlshyrande markanvaumlndning samt byggnadsverks planlaumlge grundlaumlggningssaumltt och byggnadstekniska utformning med haumlnsyn till jordlagrens och bergshygrundens beskaffenhet Saumlttnings- och stabilitetsproblem samt fraringgor roumlshyrande tjaumllning och erosion i samband med byggande av vaumlgar och gator upplagsplatser jorddammar kanaler etc aumlr ocksaring vanliga utredningsuppshygifter Vidare kan naumlmnas vissa specialfraumlgor tex korrosion av staringl och beshytong i jord samt soumlkning av materiaWkter (sten grus pinnmo lera etc) foumlr skilda aumlndamaringl

Grundlaumlggningskostnaden utgoumlr ofta en stor del av totalkostnaden foumlr ett byggnadsverk eller annan anlaumlggning Planlaumlget och utformningen i oumlvrigt boumlr daumlrfoumlr om moumljligt anpassas efter de aktuella grundfoumlrharingllandena Foumlr att saring ska kunna ske maringste geoteknikern kopplas in i ett tidigt plashyneringsskede och ges moumljlighet att i samarbete med oumlvriga specialister i projekteringslaget (arkitekt konstruktoumlr trafikprojektoumlr byggledare etc) paringverka projektets utformning med haumlnsyn till efter hand framtagna geo~ tekniska data Detta samarbete aumlr siirskilt viktigt vid samhaumlllsplanering eftersom lokalisering av raquotungaraquo planelement tex centrumanlaumlggningar och stora trafikleder till geotekniskt olaumlmpliga markomraringden kan medfoumlra avsebull vaumlrda extrakostnader och andra olaumlgenheter

Erfarenheten visar att de tvister som uppkommer mellan byggherre och entreprenoumlr oftast roumlr grundlaumlggningsfraringgor av arbetsteknisk natur tex schaktbarhet paringlslagning spontsaumlttning och laumlnsharingllning Vid detaljbull undersoumlkningar maringste daumlrfoumlr erforderliga kompletteringar utfoumlras med avshyseende paring byggskedets problem saring att tidsfoumlrluster och foumlrdyringar - i vaumlrsta fall oumlvergaringng till annat grundlaumlggningssaumltt - undviks

I 83

Avd 17 Geoteknik

2 Utrednings- och undersoumlkningsmetodik

21 Allmaumlnt

De geotekniska utredningarna far olika karaktaumlr och omfattning allt efter aktuella fraringgestaumlllningar Vanligen ingaringr dock en undersoumlkningsdel och en egentlig utredningsdel

UndersUk11i11gsdelen som vanligen omfattar baringde faumllt- och laboratorieshyarbete syftar till att oumlversiktligt eller detaljerat beroende paring aktuellt utredshyningsmaringl klarlaumlgga de topografiska geologiska och hydrologiska foumlrharingllanshydena i undersoumlkningsomraumldet samt att ge upplysning om fraumlmst jordlagshyrens maumlktighet och geotekniska egenskaper Ofta maringste dessutom berggrunshydens beskaffenhet undersoumlkas

Utred11i11gsdelen bestaringr i problemanalys utvaumlrdering av undersoumlkningsshyresultat geotekniska beraumlkningar och tekniskt-ekonomiska kalkyler samt utarbetning av geotekniska rekommendationer

En utredning omfattar normalt foumlljande huvudmoment

foumlrplanering (foumlrstudium) faumlltundersoumlkning laboratoricundersoumlkning sammanstaumlllning (uppritning) av undersoumlkningsresultat egentligt utredningsarbete sammansUillning av slutrapport sk geotekniskt utlaringtande

Arbetet genomfoumlrs vanligen i etapper utan den tidsmaumlssiga avgraumlnsning mellan undersoumlkningsdel och utredningsdel som ovanstaringende schema anshytyder

22 Utredningstyper

Naumlr en utredning paringboumlrjas gaumlller det i foumlrsta hand att precisera maringlsaumlttshyningen vilken beitaumlmmer omfattningen av faumlltundersoumlkningarna Om utshyredningens nu endast aumlr en oumlversiktlig redovisning av jordarts- och grundshyvattenfoumlrharingllandena inom angivet omraringde blir faumlltundersoumlkningen av Uvershysiktlig typ Gaumlller det daumlremot att tex ange grundlaumlggningssaumltt etc foumlr ett byggnadsobjekt blir faumlltundersoumlkningen mer eller mindre detaljerad Vid samhaumllls- och vaumlgplanering goumlrs de geotekniska utr~dningarna regelmaumlssigt i etapper med gradvis oumlkande detaljering av faumlltundersoumlkningarna

Foumlr regionplaner aumlr det ofta tillraumlckligt att undersoumlka grundfoumlrharingllanden schematiskt inom vissa delomraringden foumlr lokalisering av tex tyngre industrier flygplatser stoumlrre vaumlgar etc och i oumlvrigt goumlra en oumlversiktlig kartlaumlggning med hjaumllp av tex geologiska kartor och flygbildtolkning (se nedan) Foumlr generalplaner och dispositio11spla11er aumlr noggrannare uppgifter om grund~ foumlrharingllandena noumldvaumlndiga varfoumlr oumlversiktliga undersoumlkningar av omraringdet i stort kombineras med mer eller mindre detaljerade foumlr delomraringden av saumlrskilt intresse och med sikte paring tekniskt~ekonomiska konsekvenser Foumlr detaljplaner slutligen kraumlvs saring utfoumlrliga undersoumlkningar att en geoteknisk bedoumlmning av enskilda byggnaders planlaumlge och houmljdsaumlttning kan goumlras och grundlaumlggningssaumltt preliminaumlrt anges Resultaten skall kunna ligga till grund foumlr exploateringskalkyler och detaljprojektering

Projekteringsprocessen foumlr det allmaumlnna vaumlgnaumltet boumlrjar med lokaishyseringsplan i vilken inryms oumlversiktlig bedoumlmning och eventuellt aumlven oumlvershysiktlig undersoumlkning av grundfoumlrhaumlllandena inom de terraumlngstraringk som proshyjektoumlren funnit mest laumlmpliga fraringn allmaumln planeringssynpunkt och med haumlnsyn till de topografiska foumlrharingllandena i stort I naumlsta steg utred11ingsshyplane11 undersoumlks grundfoumlrharingllanden saring utfoumlrligt att dels olika alternativt taumlnkbara huvudstraringk kan jaumlmfoumlras dels vaumlglinjen i det valda alternativet kan detaljinpassas saringvaumll plan- som profilmaumlssigt foumlr faststaumlllelse Faumlltunder-

1782

Jfr kap Vaumlgprojektering hd 9

184


soumlkningen ska aumlven ge underlag foumlr preliminaumlr bedoumlmning av grundlaumlggshyningssaumltt foumlr broar samt behov och typ av foumlrstaumlrkningsaringtgaumlrder foumlr bankshystraumlckor speciellt i de fall extra sidoutrymme erfordras foumlrt ex tryckbankar upptryckningsmassor vid banknedpressning etc Slutsteget arbetsplanen (ibland uppdelad i tvaring avsnitt med sk foumlrberedande (foumlrenklad) arbetsplan som delmaringl) ska leda fram till byggnadshandlingar foumlr entreprenad- eller egenregiarbete och maringste saringledes innefatta fullstaumlndig utredning och detaljshyundersoumlkning i faumllt saring att alla geotekniska fraringgor av betydelse jaumlmvaumll de arbetstekniska blir klarlagda

Utredningar foumlr andra byggnads- och anlaumlggningsobjekt liksom foumlr speshyciella fraringgor planlaumlggs och genomfoumlrs efter foumlrhullandena i varje saumlrskilt fall Ovan angivna metodik kan dock tjaumlna som moumlnster och oavsett undershysoumlkningsobjekt och aktuellt projcktcringsskede kan schemat under 21 beshytraktas som raquonormalschemaraquo foumlr geotekniska utredningar

23 Planlaumlggning och foumlrstudier

Planlaumlggningsarbetet ska innebaumlra en raquogeoteknisk analysgtgt av utredningsshyuppdraget dvs saring laringngt moumljligt en precisering av fraringgestaumlllningarna och reshysultera i ett undersoumlkningsprogram Programmet boumlr dels inneharinglla uppshygifter om undersoumlkningsmetoder och planlaumlge foumlr undersoumlkningspunkterna vid det inledande faumlltarbetet dels ange huvuddragen foumlr resterande del av aktuell utrcdningsetapp Programmet baseras paring studium av eventuella foumlrslagsritningar eller motsvarande projekteringshandlingar foumlreliggande kartor samt tillgaumlngliga resultat av eventuellt tidigare utfoumlrda undersoumlkbull ningar paring platsen Topografiska och ekonomiska kartor ger visst besked om terraumlngens huvuddrag Den baumlsta informationen erharinglls emellertid vid kombinerat studium av fotogrammetriskt kartmatcrial och geologiska karshytor med tillhoumlrande beskrivningar Geologisk tolkning av flygbilder (jfr 322) kan dessutom i maringnga fall ge mycket vaumlrdefull information om grundshyfoumlrharingllandena i stort samt underlaumltta planeringen och reducera omfattshyningen av faumlltarbetet slirskilt vid oumlversiktliga undersoumlkningar av stora omraringden

Vid planeringen maringste aumlven utsaumlttnings- och inmaumltningsfrftgan uppmaumlrkshysammas och uppgifter om laumlmpliga fixpunkters laumlge inhaumlmtas saringvida det inte aumlr tillraumlckligt att dokumentera undersoumlkningspunkternas laumlge genom inmaumltning till baslinjer definierade av fasta och bestaumlndiga foumlremaringl i tershyraumlngen Det sistnaumlmnda kan vara fallet vid oumlversiktliga omraringdesundersoumlkbull ningar eller detaljundersoumlkningar av preliminaumlr karaktaumlr Kravet paring inshymiitningsnoggrannhet oumlkar i princip ju mer detaljerad en undersoumlkning aumlr Vanligast aumlr inmaumltning till koordinatbestaumlmda bas- och huvudlinjer men i vissa fall kan koordinatbestaumlmning med hjaumllp av teodolit eller motsvarande erfordras foumlr enskilda undersoumlkningspunkter Till planeringen houmlr aumlven fraringgor roumlrande tillstaringnd att faring utfoumlra faumlltundersoumlkningen (markaumlgare eller arrendator tillfraringgas) laumlge av i jorden befintliga roumlrledningar kablar etc

I samband med foumlrplaneringen eller faumlltarbetets igaringngsilttande aumlr det som regel noumldvaumlndigt att handlaumlggande gcotekniker goumlr besiktning paring undershysoumlkningsplatsen foumlr att skaffa sig naumlrmare kaumlnnedom om de lokala foumlrharinglshylanden som kan paringverka utredningen Fraumlmst boumlr topografin i detalj stushyderas samt iakttagelser betraumlffande omraringdets geologiska och hydrologiska karaktaumlr goumlras tex foumlrekomst av ytblock berg i dagen erosion i raviner och strandbrinkar kaumlllspraumlng och sankmark etc I foumlrekommande fall boumlr okulaumlrbesiktning goumlras och uppgifter inhaumlmtas betraumlffande grundlaumlggshyningssaumltt och tecken paring skador hos befintliga byggnader broar vaumlgar och gator i naumlrheten liksom foumlrekomst av brunnar och liknande objekt i omraringdet med tanke paring tex behov av tillfaumlllig eller laringngvarig saumlnkning av grundvattenshystaringndet i samband med blivande byggnation (Fotografering rekommenshyderas foumlr dokumentation av tex byggnadsskador blockfoumlrekomst i markshyytan erosionsfoumlreteelser etc) Foumlrbesiktning kan ibland erfordras foumlr val

1782

185


av laumlmpliga undersoumlkningsredskap med haumlnsyn till undersoumlkningsomraringdets utstraumlckning och terraumlngens framkomlighet (tex behov av transportfordon samt val mellan manuella baumlrbara redskap och mekaniserade fordonsshyburna)

24 Allmaumlnt om undersoumlkningsmetoder

Foumlr bedoumlmning av grundlaumlggningssaumltt och genomfoumlrande av stabilitetsshyoch saumlttningsberaumlkningar etc erfordras detaljerade uppgifter om i foumlrsta hand jordlagrens maumlktighet sammansaumlttning och geotekniska egenskaper samt grundvattenfoumlrharingllandena I maringnga fall tex foumlr kraftverks- tunnelshyoch bergrumsprojektering nedfoumlring av stora pelarlaster etc erfordras nogshygrann bestaumlmning av bergnivaringn och bergets beskaffenhet

Faumlltundersoumlkningarna omfattar bl a geologisk-geoteknisk kartering sondering och provragning i jord och berg in sir11-bestaumlmni11gar av olika slag samt hydrologiska bestaumlmningar

Laboratorieundersoumlkningarna av upptagna jordprover bestar fraumlmst i klassificering Uordartsbestaumlmning) densitets- och imiddotarte11haltsbestaumlnmi11gar samt bestaumlmning av skjutluiffasthets- och kompressio11sege11skaper11a (se vidare 4)

3 Faumlltundersoumlkningar

31 Alhnaumlnt

Generellt gliller att undersoumlkningen ska omfatta den jordvoym som direkt eller indirekt paringverkas av det planerade projektet vilket innebaumlr att man utoumlver undersoumlkningarnas utstraumlckning i plan aumlven maringste beakta behovet att naring ned till visst djup under markytan eller ned till jordlager eller berg av viss kvalitet

32 Geologisk-geoteknisk kartering Flygbildtolkning

321 Allmaumlnt

Geologisk-geoteknisk kartering dvs bestaumlmning och redovisning paring planshykarta av berg i dagen moraumlnomraringden kaumlrr- och myrmark sedimentomraringshyden (tex lerslaumltter) etc kombinerat med vissa uppgifter om bergbeskaffenhet och jordlagrens maumlktighet och sammansaumlttning ingaringr ofta som foumlrsta led i oumlversiktliga undersoumlkningar foumlr samhaumllls- och trafikledsplanering (jfr 22) Beroende paring noggrannhetskravet kan karteringen ske paring olika saumltt

Till grund foumlr konventionellt karteringsarbete laumlggs studium av aktuella geologiska kartblad med tillhoumlrande beskrivningar (jfr 323) samt toposhygrafiska och ekonomiska kartor I faumllt kontrolleras sedan jordartsfoumlrharingllanshydena dels oumlversiktligt genom besiktning dels mer detaljerat genom ytlig provtagning och inmaumltning av graumlnslinjer samt enstaka geotekniska djupshyundersoumlkningar fraumlmst stick- eller viktsondering upptagning av stoumlrda jordprover skjuvharingllfasthetsbestaumlmning med vingborr etc Omfattningen av de geotekniska djupundersoumlkningarna varierar beroende paring aktuellt utshyredningsmaringl

Redovisningen paring plankartor sker med tilHimpning av symboler och be-teckningar enligt Svenska geotekniska foumlreningens (SGF) beteckningsblad 1-6 (jfr s)

Se kap 171

Jfr saumlrtrycket Ritteknik

186

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 1783 322 Flygbildtolkning Den geologiska karteringen kan avsevaumlrt underlaumlttas om flygbildtolkninganvaumlnds som komplement till de inledande kartstudierna Metoden innebaumlratt flygbilder av undersoumlkningsomrf1det betraktas i stereoskop varvid manparing en garingng kan oumlverblicka vaumlsentligt stoumlrre terraumlngavsnitt aumln vad som aumlrmoumljligt vid besiktning i faumllt Haumlrigenom faringr man en baumlttre uppfattning omde stora geologiska sammanhangen i omraringdet och kan saumlkrare avgraumlnsadelomraringden med enhetlig geologisk karaktaumlr

Tolkningsmetoden grundar sig paring det foumlrharingllandet att terraumlngomraringdenmed likartad geologisk uppbyggnad visar samma raquomoumlnsterraquo i flygbilden Moumlnstret igenkaumlnns i flygbilden genom indikationer av olika slag fraumlmstytform faumlrgton (grarington i svart-vita bilder) ytstruktur egenfaumlrg ytupptorkshyning erosionsfoumlreteelser vegetationstyp foumlrsumpningsgrad markytansformelement samt odlingsfoumlrharingllanden dikningsbehov och brukningsmeshytoder

Foumlrutom allmaumln kvartaumlrgcologisk kunskap kraumlvs foumlr tolkningsarbetet inshygaringende kaumlnnedom om hur de olika indikationerna och kombinationerna avdesamma paringverkas av jordarts- och draumlneringsfoumlrharingllandena i omraringdet Avbetydelse i detta sammanhang aumlr tidpunkten (aringrstiden) foumlr flygfotograshyferingen eftersom bl a graringtoncn i bilderna starkt paringverkas av markens ytshyfuktighet Laumlmpligaste aringrstid foumlr fotografering aumlr perioden fraringn tjaumlllossningentill graumlnsen mellan foumlr- och senvaringr eftersom markfuktigheten daring framtraumldergenom variationen i upptorkning odlad jord lir blottlagd och vegetationenhar naringtt en viss jordartsberoende utveckling samtidigt som insynen i loumlvshyskogsomraringden fortfarande aumlr god

Tolkningsresultatet maringste normalt alltid kontrolleras i faumllt genom okulaumlrbedoumlmning och ytlig provtagning i princip paring samma saumltt som angettsovan vid konventionellt karteringsarbete Foumlrdelen med bildtolkning somhjaumllpmedel vid jordartskartering ligger i att faumlltarbetet kan planeras baumlttreoch inskraumlnkas till enstaka punkter och omraringden daumlr tolkningen av naringgotskaumll kan antas vara osaumlker Speciellt vid oumlversiktlig kartering av stora areashyler ger flygbildtolkning laumlgre utredningskostnad Om karteringen aumlven syfshytar till bestaumlmning av jordlagerfoumlljd och jordmaumlktighet maringste dock konshyventionella faumlltundersoumlkningar i form av sondering och provtagning utfoumlshyras eftersom bildtolkningen inte ger saumlker information i dessa fraringgorJordarternas geotekniska egenskaper kan inte heller annat aumln grovt bedoumlshymas ur bildtolkningsresultatet

Tolkningen goumlrs paring papperskopior eller diapositiv av flygbilder tagna medfaumlrgfilm eller svart-vit pankromatisk) film Faumlrgfilmen aumlr i vissa avseendenoumlverlaumlgset baumlst foumlr tolkningsaumlndamaringl och anvaumlndningen haumlrav oumlkar snabbtHelst boumlr man ha tillgaringng till saringvaumll houmlghoumljdsbilder som laringghoumljdsbilder (tagnaparing houmlgst 2 000 m houmljd) med haumlnsyn till oumlverskaringdligheten av stora terraumlngshyavsnitt respektive moumljligheten att goumlra detaljstudier Bilder i skala I 10 000---130000 aumlr laumlmpliga saumlrskilt om laringghoumljdsbilder i skala upp till 14000dessutom finns tillgaumlngliga Fraringn Rikets allmaumlnna kartverks (RAK) fotoshygraferingar fraringn ca 4 600 m houmljd kan bildkopior i skala 1 30 000 erharingllasoumlver alla delar av landet RAK utfoumlr aumlven bestaumlllningsfotografering fraringnlaumlgre flyghoumljd Omfattningen av denna verksamhet aumlr stor saumlrskilt i anslutshyning till taumltortsomraringden och vaumlgnaumlt Detta medfoumlr att man inom dessa om~raringden foumlr tolkningsaumlndamaringl ofta kan raumlkna med att faring tillgaringng till bilder iminst tvaring skalor och fotogra~erade vid tvaring olika aringrstider

Betraumlffande bildtolkningsmetodens tillaumlmpning och anvaumlndningsomraringdeni oumlvrigt haumlnvisas till [51 och [6]

323 Geologiska kartblad Se kap 141 Officiella geologiska kartor uppraumlttas av Sveriges geologiska undersoumlkning(SGU) samt trycks och publiceras av Svenska reproduktionsaktiebolaget

87


(SRA) Foumlljande serier av saumlrskilt intresse i geotekniskt sammanhang foumlreshyligger foumlr naumlrvarande enligt SGUs raquoKartinformation 1971raquo

Serie Aa Geologiska kartblad i skala 150000 med beskrivningar Komshybinerade jord- och bergartskartor grundade paring konceptblad till generalshystabskartan 201 kartor utgivna 1862-1965

Serie Ae Geologiska kartblad i skala I 50 000 med beskrivningar Kombinerade jord- och bergartskartor baserade paring nya topografiska karshytan 6 kartor utgivna 1964-1970 (Stockholm och Oumlrebro)

Serie Ag Hydrogeologiska kartor i skala 1 50 000 Ny serie med ett foumlrshysoumlksblad Oumlrebro SV utgivet 1970 Kartblad i Oumlrebrotrakten och i Skaringne (Malmouml och Trelleborg) aumlr foumlr naumlrvarande (1971) under arbete

Serie Ad Agrogeologiska kartblad i skala 120 000 med beskrivningar 9 kartor utgivna 1947-1966 (Skaringne)

Serie Ca Avhandlingar och uppsatser i kvarta och folio 45 skrifter utshygivna 1900-1969 Serien inneharingller bl a geologiska aumlnskartor oumlver Blekinge (nr 1) Kopparberg (nr 21) Vaumlsterbotten (nr 26) Viirmland (nr 38) Norrshybotten (nr 39) Gaumlvleborg (nr 42) och Jaumlmtland (nr 45) Maringnga av kartshybladen aumlr av mycket gammalt datum mindre detaljerade och i vissa fall utgaringngna fraringn foumlrlaget Utoumlver de naumlmnda kartbladen finns ett antal bergshygrundskartor samt specialkartor

33 Metoder foumlr sondering i jord

331 Allmaumlnt

Jordlagrens maumlktighet och relativa fasthet undersoumlks vanligen genom meshykanisk sondering Andra saumltt aumlr att schakta provgropareller goumlra naringgon form av geofysisk undersoumlkning se 36 varvid dock aumlven sondedng brukar ingaring i undersoumlkningen som kalibrerings- och kompletleringsmetod

Mekanisk sondering innebaumlr i princip att en staringlstaringng foumlrsedd med foumlrshytjockad spets drivs ned i jordlagren under samtidig uppskattning eller maumltshyning av neddrivningsmotstaringndet Beroende paring neddrivningssaumlttet skiljer man mellan statisk och dynamisk sondering stick- vikt- och trycksondering respektive motorslag- och hcjarsondcring

332 Sticksondering

Sticksondering aumlr den enklaste av foumlrekommande sonderingsmetoder Vanshyligen anvaumlnds viktsonderingsutrustning (jfr 333) dock med den skillnaden att sonden pressas ned foumlr hand (ev anvaumlnds aumlven slaumlgga foumlr kontroll av sondstoppets karaktaumlr) Metoden aumlr foumlretraumldesvis tillaumlmplig naumlr man vill kontrollera ytliga mycket loumlsa jordlagers ungefaumlrliga maumlktighet tex torv- dy- och gyttjelagers tjocklek i moss- och kaumlrrmarker I lera kan man faring en viss uppfattning om fastheten genom uppskattning av nedpressningskraftcn Man kan aumlven anvaumlnda ett handtag med inbyggd kulklaumlmma och dynamoshymeter sk SG-sond (figur 332) paring vilken nedpressningskraftcn hela tiden kan avlaumlsas Sticksonderingsmetoden aumlr snabb vid loumls jord och Htet djup till fasta jordlager och kan i vissa fall tjaumlna som komplement till gles viktshyeller tryck5ondering Vid stoumlrre jorddjup och successiv oumlvergaringng fraringn loumlsa till fasta jordarter aumlr metoden mindre laumlmplig

333 Viktsondering

Utrustningen se fig 333 a och metodiken aumlr numera normerad genom raquoSGFs standard foumlr viktsonderingraquo (senaste revidering 1970) Enligt denna ska sonden belastas efter schemat O (enbart staumlngernas vikt) 5 15 25 50 75 och 100 kp Vikterna ska laumlggas paring och tagas av enligt schemat saring att

Fig 332 SO-sond (typ Geoshyskandia) Detaljbilden visar dyshynamomctcrskalan

188


sonden sjunker foumlr minsta erforderliga av naumlmnda belastningar Sjunkshyningshastighetcn boumlr vara minst 01 m och houmlg3t 20 m per minut Naumlr sonden slutat sjunka foumlr den stoumlrsta lasten (l00 kp) fortsaumltts neddrivningen genom att sonden kringvrids (med bibeharingllen maximilast) Haumlrvid maumlts sonderingsmotstaringndet paring saring saumltt att man raumlknar antalet erforderliga halvshyvarvs vridning av sonden foumlr 20 cm nedtrfingning Daring nedtraumlngningen g~shynom kringvridning upphoumlrt eller blivit mycket liten maringste man normalt kontrollera om man naringtt raquofast bottemgt (jfr 338) eller om sonden stannat paring ett lokalt hinder (sten eller block) i jorden Foumlr detta avslutningsskede av sonderingen finns vissa rekommendationer i SGFs ))Anvisningar foumlr uppshyhandling av geotekniska utredningarraquo [7]

Viktsondering kan utfoumlras antingen helt manuellt saringsom beskrivits ovan eller med hjaumllp av handhaumlllen vridmaskin (fig 333 b) som foumlrekommer i ett flertal utfoumlranden Dessutom foumlrekommer vridmaskiner monterade paring stativ paring jeep eller traktor Gemensamt foumlr samtliga maskintyper aumlr att ovannaumlmnda raquostandardvikterraquo helt eller delvis ersaumltts av maskinen samt att kringvridning sker med hjaumllp av en bensin- hydraul- eller elmotor via vaumlxel och kopplingschuck Den stoumlrsta lasten paring sonden l00 kp erharinglls av maskintyngden jaumlmte naringgra av raquostandardvikterna)) eller speciella paringhiingsshyvikter Naumlr sonden sjunker utan vridning anpassas lasten genom att man ))haringller emotraquo eller raquotrycker paringraquo tills minsta erforderliga normerade belastshyning foumlr sjunkning erharinglls Lastens storlek kontrolleras kontinuerligt med dynamometer Vid vridning registreras ofta antalet halvvarv paring ett raumlkneshyverk

I detta sammanhang boumlr det observeras att man kan erharinglla olika-ibland vaumlsentligt olika - sonderingsresultat beroende paring om man utfoumlr sondeshyringen manuellt eller med vridmaskin Det aumlr av stor betydelse att maskinen ger en jaumlmn kringvridning utan naumlmnvaumlrda skakningar och vibrationer Ca 30 helvarvmin anses vara en laumlmplig vridhastighet

Paring grund av ovannaumlmnda omstaumlndigheter boumlr man vid utvaumlrdering av sonderingsresultat i synnerhet daring det gilller att bedoumlma moumljliga plattgrundshylaumlggningsnivaringer vara uppmaumlrksam paring om sonderingen utfoumlrts manuellt eller med vridmaskin (Uppgift haumlrom ska finnas paring redovisningsritningar) Det kan naumlmnas att man fraringn Statens vaumlgverks sida foumlr naumlrvarande (1971) kraumlver manuella kalibreringssondcringar i de fall daring vridmaskin anvaumlnds vid viktsondering foumlr bedoumlmning av plattgrundlaumlggningsnivaringer foumlr broar

Vissa vridmaskiner kan anvaumlndas aumlven vid uppdragning av sonden Saringshylunda kan man till en maskintyp koppla en kuggstaringngsdomkraft Paring en

1783

Fig 333a Utrustning och foumlrshyfarande vid manuell viktsondeshyring

1 Svaumlngel (2 Sondstaringng 0 22 mm a Vikter a 25 kg 4 Vikter aring 10 kg G Automatklaumlmma a 5 kg o Staringlstaringng 10 m 1 n st staumlnger aring 10 m 8 Ncderstaringng 08 m D Vridspets 02 m 0 I

Fig 333b Viktsondcring m~d handharingllen vridmaskin

189

Avd 17 Geoteknik 1783 annan kan en speciell uppdragningschuck monteras saring att uppdragning av sonden kan ske med hjaumllp av maskinen I andra fall dras sondstaringngen upp manuellt med hjaumllp av kulklaumlmma spett och borrlyft

Vid viktsondering kan man oftast inte paringboumlrja sonderingm direkt i markshy

Vi

111

(LI)

Vi

(LO

ytan Foumlr genomtraumlngning av den sk torrskorpan eller annat ytligt fast material erfordras normalt spettning eller raquoharingltagning)gt med tex spad- eller skruvborr (jfr 342) Vid sonderingen foumlrs protokoll (speciella blanketter finns) daumlr noteringar goumlrs kontinuerligt under sondens nedtraumlngning Saringshylunda noteras tjockleken av den s k torrskorpan eventuell fyllning eller dylikt djupen till vilka sondspetsen sjunker foumlr de olika lasterna antal erforderliga halvvarv2O cm sjunkning naumlr neddrivning sker med 100 kp last och vridning samt eventuell neddrivning genom slagning med slaumlgga eller vikter Vidare noteras eventuella via sondstaringngen uppfattade ljud tex skrapningar och gnissel samt hugg mot sondspetsen och dylikt Alla saringdana noteringar aumlr vaumlrdefulla eftersom de ger indikationer betraumlffande jordartstyp och -karaktaumlr

Sonderingsresultatet redovisas paring ritningar i diagramform (fig 333 c) enligt SGFs tidigare naumlmnda beteckningsblad vilka innehaumlller erfordershyliga symboler foumlrkortningar etc foumlr att man ska kunna goumlra redovisningen paring ett enhetligt och laumlttfoumlrstaringeligt saumltt

334 Trycksondering

Trycksondering utfoumlrs foumlr samma aumlndamaringl som viktsondering dvs foumlr undershysoumlkning av jordlagrens maumlktighet och relativa fasthet

Den i Sverige vanligast foumlrekommande trycksonderingsutrustningen (typ Nilcon fig 334a) har 022 mm sondstaringng med en raquourgroumlptraquo pyramidshyformad spets med 10 cm2 tvaumlrsnittsarea foumlrsedd med en glappkoppling Neddrivningen sker med kedjedrift antingen manuellt med en eller tvaring vevar eller maskinellt med vridmaskin Daumlrutoumlver foumlrekommer traktorshyeller jeepmonterade utrustningar daumlr neddrivningen sker hydrauliskt I utrustningen ingaringr ett fjaumldersystem med automatisk skrivare som under

Fig 334a Trycksondutrustning (typ Nilcon)

100 7

t 2S I

tsl

bull 75 I 00 T

io 30 io 10 hv20cm

Fig 333 c Schematisk resp detalshyjerad redovisning av viktsondeshyring enligt SG Fs standard och bcteckningsblad jfr 25 i saumlrshytrycket Ritteknik

Skala vid schematisering 1-10 hv - ett grovt streck 11-20 hv - tvaring grova streck gt20 lw - tre grova streck

1-bull

bull 0 2000 4000 6000 8000 KlOOO

Il

Fjg 334 b Exempel paring tryckshysonderingsresultat Spetsmotshystaringndet redovisat Linjeringen markerar att sonden roterats

190

C

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 1783 neddrivningen kontinuerligt registrerar den totala neddrivningskraften paringett diagrampapper En av de vaumlsentligaste skillnaderna mellan denna utshyrustning och viktsondutrustningen aumlr att man med den foumlrstnaumlmnda kansaumlrskilja mantelmotstaringndet utmed sondstaringngen fraringn den totala neddrivshyningskraften (Vid viktsondering maumlts summan av spets- och mantelmotshystaringnd) Detta moumljliggoumlrs med glappkopplingen vid spetsen och tillgaringr saring attman paring varje eller varannan meters djup drar upp sondstaumlngen ca 5 cm -utan att sondspetsen foumlljer med - och daumlrefter trycker ned den igen varvidendast mantelmotstaringndet registreras paring skrivarremsan Dessa punktvisabestaumlmningar av mantelfriktionen sammanbinds i diagrammet till enraquoO-linjeraquo Avstaringndet mellan denna linje och gtHotalkraftskurvanraquo aumlr saumllcdesett maringtt paring spetsmotstaringndet Stoumlrsta nedtryckningskraftcn aumlr 20 000 N(2 000 kp) varav haumllften kan registreras paring diagramremsan

Naumlr sondstaringngcn inte laumlngre sjunker foumlr enbart tryck fortsaumltts sondeshyringen genom att staringngen roteras under samtidigt tryck Genom spetsenskantiga form blir nedtraumlngningsfoumlrmaringgan i fasta blockfria jordlager taumlmshyligen god

En annan typ av trycksond finns i ett enstaka exemplar naumlmligen en vidSGI utvecklad jcepmonterad sonderingsmaskin daumlr spetsmotstaringndet konshytinuerligt registreras med skrivare pauml ett diagrampapper

Utveckling av en ny typ av trycksond daumlr spetsmotstaringndet maumlts elektshyriskt med hjaumllp av tryckgivare i sondspetsen har skett under de senaste aringrense fig 334 c

Redovisning av trycksondering sker vanligtvis genom att man paring rit~ningar - genom avritning eller fotografiskt - laumlgger in de via skrivarnaerharingllna diagrammen

Fig 334c Trycksondutrustningtyp Borro

335 Motorslagsondering Motorslagsondering utfoumlrs i likhet med vikt- och trycksondering foumlr attman ska faring en uppfattning om jordlagrens fasthet och maumlktighet Denna typav sondering sker med Hitta bensinmotordrivna bergborrmaskiner (typCobra Pionjaumlr Wacker och Hydrostar) och 025 mm sondstaumlnger med foumlrshytjockad spets vanligen 28 mm fyrkantspets Ibland anvaumlnds aumlven022 mm staumlnger med 22 mm fyrkantspets eller viktsondspets (jfr nedan)Eftersom denna typ av maskiner med naringgot undantag ger med motornsvarvtal varierande slagningscffekt erharinglls inget saumlkert besked om jordshy 15~[

lagrens fasthet Sonderingsmotstaringndet maumlts dock ofta genom att mun Slbnoterar slagningstiden i sekunder20 cm sjunkning (jfr halvvarv20 cm vidviktsondering) Vidare kan man erharinglla betydelsefull information om degenomsonderade jordagrens beskaffenhet via ljud- och kaumlnselintryck vidkringvridning av sonden paring olika djup med fraringnsagen motor Metodentillaumlmpas bl a daring det gaumlller att bedoumlma ungefaumlrlig blockfoumlrekomst eller riskfoumlr berg oumlver viss nivaring vid schaktningsarbeten samt - vid enkla jordlager~foumlljder (tex lera paring bottenmoraumln eller berg) - foumlr grov uppskattning avstoppnivaringn foumlr stoumldparinglar och spant Slb

I maringnga fall kan man med foumlrdel utfoumlra vaumlxelvis vikt- och motorslagshysondering i ett och samma borrharingl (fig 335) Viktsondering utfoumlrs daring saring

6Sdjupt som moumljligt varefter viktsatsen lyfts av sonden och neddrivningen fortshy Jgt600 90saumltts med motorslagmaskin Paringtraumlffas haumlrvid loumlsa jordlager goumlrs nytt foumlrsoumlk ioio2010

hvse1lt20cmatt viktsonderaRedovisning av sonderingsresultatet sker enligt SGFs system med horishy Fig 335 Exempel paring resultatreshy

dovisning fraringn kombinerad viktshysontellt stapeldiagram (jfr fig 335 och SGFs blad 4) och motorslagsondering

191


I I I I

-l--P32mm sondst6ng-----1 I I I I

I

Mbull noumlverhondtag

- 90 mm cylindrisk mbull nshyfotaumlngd 15-16 cm2

tvaumlrsnittsarea ---

Fig 336a Utrustning foumlr hejarsondering (kommiddotentioncll motorl1ejarbock typ Borro med hydraulisk uppdrasningsunordshyning) Detaljbilden visar loumls sondspets enligt SGFs standard av aringr 1971

336 Hejarsondering

I maringnga fall aumlr jordlagren saring fasta att man inte med ovannaumlmnda foumlrharinglshylandevis laumltta och veka utrustningar foumlrmaringr driva sonden till oumlnskvaumlrt eller erforderligt djup Naumlrmast till hands liggande metod aumlr daring hejarsondering Med denna utrustning aumlr det - paring grund av den kraftiga och robusta konshystruktionen - i allmaumlnhet moumljligt att sondera till stoumlrre djup aumln med naringgon av tidigare beskrivna utrustningar (Som ovan angetts kan man dock i vissa fall uppnaring likvlirdigt resultat med motorslagsondering och denna metod har daumlrfoumlr paring senare aringr i viss utstraumlckning kommit att ersaumltta eller kompletshytera hejarsondering)

Hejarsondering sker vanligen med utrustning typ Borra (fig 336a) beshystaringende av s k motorhejarbock med wirespel och 635 kg fallhejare skarvshybara sondstaumlngcr 032 mm med foumlrtjockad spets och slagdyna (killarings) samt uppdragningsanordningar Sonden drivs ned genom slagning med hejaren mot slagdynan som faumlsts paring sondstaringngen med kilar Hejaren manoumlvreras foumlr hand och fallhoumljden avpassas vid sk enkel hejarsondering (jfr nedan) genom syftning mot markering paring sondstaringngen Sonderingsmotstaringndet maumlts i antal slag20 cm nedtraumlngning naumlr slagning erfordras I samband med paringshyskarvning av nya staumlnger vrids sonden naringgra varv bl a foumlr kontroll att sonshyden garingr rakt I loumls jord kontrolleras och noteras i protokollet om sonden sjunker foumlr egen vikt eller om aumlven hejarvikten erfordras

Redovisningen av sonderingsresultatet sker enligt SGFs system med horisontellt stapeldiagram (jfr fig 336b och SGFs blad 4)

Hejarsondering enligt ovan beskrivet foumlrfarande och med konventionell utrustning ger som regel osaumlkert besked om jordlagrens fasthet vid aktuell spetsnivaring Orsakerna haumlrtill aumlr flera Liksom vid viktsondering aumlr det registshyrerade sondmotstaringndet uppbyggt av spetsmotstaringnd och mantelmotstaringnd (upphaumlngningskrafter laumlngs sondstaringngen) Vidare erharinglls stora variationer i

200 iOO slageffekten beroende paring varierande fallhoumljd friktion i wirespelet samt glidshysl20cm

ning i killaringset efter varje omflyttning Utfoumlrda undersoumlkningar visar att Fig336b Redovisninglav hejarshymantelmotstaringndet till mycket stor del reduceras om sonden vrids kontishy sondering enligt SGFs standard

nuerligt under nedslagningen Vidare kan naumlra nog konstant slageffekt och beteckningsblad Oumlvre delen erharingllas om hejaren faringr falla fritt med kontrollerad fallhoumljd mot en slagshy av diagrammet aumlr schematiserad

Observera markeringen av ettdyna apterad direkt paring staringngaumlnden och foumlrsedd med daumlmpande mellanlaumlgg sonderingsfoumlrsoumlk med houmlg stoppshyav gummi nivaring (blockindikmion)

192

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 178 3

Med haumlnsyn till dessa foumlrharingllanden har SGF aumlndrat den tidigare gaumlllande standarden foumlr hejarsondering Numera (from 1971) foumlrekommer tvaring ut~ foumlranden metod A (utfoumlrlig hejarsondering) och metod B (enkel hejarsonshydering) Hejarvikt och staumlngdimension aumlr ofoumlraumlndrade och lika foumlr baringda metoderna Spetsens utformning aumlr daumlremot aumlndrad Tvaumlrsnittet skall nu~ mera vara cirkuliirt (tvaumlrsnittsarean dock ofoumlrilndrad 15-16 cm2

) mantelshylaumlngden 90 mm och spetskonens vinkel 90deg Spetsen kan vara fast eller loumlst - 0 0

apterad paring staringngen Skillnaderna mellan metoderna framgaringr av foumlljande 0 0 0 o

0 Lyfthuvud Vid metod A skall hejaren vara styrd och falla fraumln 50 cm houmljd mot en co 0

fast slagdyna foumlrsedd med daumlmpande mellanlaumlgg Vid sonderingsmotstaringnd Doumlmpningsbrickomellan 5 och 50 slag20 cm vrids sondstaringngen 2 varv efter varje 20 cm

sjunkning och vid gt 50 slag20 cm 2 varv efter vart 50e slag Styrroumlr med ut-II 1

I lOsoreVid metod B anvaumlnds konventionell utrustning med wireupphaumlngd hejare

och killaumls Fallhoumljden skall vara 60 cm (plusmn 10 cm) dvs samma som tidigare Vridning foumlreskrivs i samband med staringngskarvning och flyttning av kilshylaringset varvid spetsnivaringn skall noteras och redovisas I Hejare Fraringnsett spetsutformningen och det naringgot skaumlrpta utfoumlrandet oumlverensshy 1 staumlmmer metod B med tidigare gaumlllande standard Frifallsaggregat (fig 336c) som tiWiggsutrustning till konventionell hejarsondsats finns tillgaumlngshy

Doumlmpningsbrickorlig i marknaden a-1gummi

Slagdyna fostsolt p6 sondstoumlngen

337 Speciella sonderingsmetoder -- 32 mm sondstaringng

(skorvtiirgdI vissa fall aumlr nedtraumlngningsfoumlrmaringgan hos ovan beskrivna utrustningar inte 1500mm) tillraumlcklig och specialmetoder maringste daring tillgripas Spraumlngstcnsfyllningar och Fig 336c Utrustning foumlr hejarshyblockrik jord kraumlver exempelvis som regel borrning med tryckluftdrfoert sondering med fritt folande heshybergborrutrustnbtg raquojordsondering med Jb-utrustningraquo (se vidare 383) I jare Tillsats till hejarbcck typ

Borrofinkornigt friktionsmaterial och mycket fast kohesionsmaterial kan spol~ sondering behoumlva tillgripas Spolborrcn bestaringr i princip av ett spolmunstycke och skarvbara foumlrlaumlngningsroumlr Spolmediet aumlr vatten som med hjaumllp av en houmlgtryckspump under minst 08-10 MNm2 tryck pressas ut genom munstycket och luckrar upp jordmaterialet samt forslar upp det laumlngs utshysidan av borroumlren

Haumlr angivna foumlrfaranden ger inget tillfoumlrlitligt besked om jordlagrens fasthet men daumlremot annan mycket vaumlrdefull information om de genombor~ rade lagrens beskaffenhet och fasta bottnens karaktaumlr Jordsondering med Jb-utrustning moumljliggoumlr saringlunda genomborrning av aumlven mycket stora block varjaumlmte viss uppfattning om jordmaterialet aumlven kan erharingllas genom observation av borrstaringlcts rotation och via spolmediet (luft eller vatten) upptransporterat jordmaterial samt genom ljud~ och kaumlnselintryck vid foumlr~ soumlk till kringvridning av borrkronan foumlr hand (tex vid paringskarvning av borrshystaringl) Vid spolsondering ger det upptransporterade jordmaterialet viss uppshyfattning om jordens sammansaumlttning Motsvarande bedoumlmning av det vid sondering med Jb-utrustning uppspolade materialet blir osaumlkrare eftersom bcrgborrkronan delvis mal soumlnder de naturliga kornen till finare partiklar

En annan specialmetod aumlr den bl a i USA allmaumlnt tillaumlmpade SPT-metashyden (Standard Penetration Test) vilken aumlr en kombination av sondering och provtagning Haumlrvid drivs foderroumlr ned i jorden till avsedda provningsnishyvaringer Vid varje nivaring rensas jordmaterialet bort ut roumlret ner till dess undershykant varefter ett provtagningsdon drivs ned ca 30 cm (12 tum) genom slagshyning med en saumlrskild hejare Antalet slag foumlr neddrivningen noteras som ett maringtt paring penetrationsmotstaringndet (fastheten) i jorden Metoden har inte faringtt naringgon naumlmnvaumlrd spridning i Sverige bl a beroende paring att den aumlr relativt omstaumlndlig ---~- LJ

13-722445 Bygg I B Saumlrtryck JO

Avd J7 Geoteknik

338 Utvaumlrdering av sonderingsresultat

Det primaumlra resultatet vid sondering blir ett diagram som visar neddrivshyningsmotstaringndet paring olika nivaringer i jordlagret samt vissa indikationer beshytraumlffande jordartstyper Genom jaumlmfoumlrelse av sonderingsdiagrammen inom mindre omraringden faringr man en grov uppfattning om likartade jordlagers utshystraumlckning i sid- och djupled till ledning foumlr utfoumlrande av tex provtagning skjuvharingllfusthetsbestaumlmning med vingborr etc Naringgon entydig oumlversaumlttning av sondmotstaringnd till skjuvharingllfasthet eller baumlrfoumlrmaringga hos jordgrunden kan inte goumlras bl a beroende paring att sondmotstaringndet paringverkas av flera faktorer vilkas inboumlrdes betydelse aumlnnu inte klarlagts Bl a inverkar aktuell jordart grundvattenytans laumlge sonderingsdjupet sondspetsarnas utformning och foumlrslitningsgrad samt neddrivningssaumlttet Behovet av kompletterande undershysoumlkningar maringste alltid beaktas speciellt vid kohesionsjordarter Vid sonshydering i lera med houmlg sensitivitet1 erharinglls naumlmligen som regel vaumlsentligt laumlgre sondmotstaringnd aumln i normalsensitiv lera med samma skjuvharingllfasthet och en underskattning av lerans haringllfasthet kan bli foumlljden om endast viktsondering utfoumlrs

raquoFast bottenraquo I samband med all slags sondering foumlrekommer ofta utshytrycket raquofast bottenraquo eller raquofasta bottenlagerraquo Inneboumlrden av dessa uttryck aumlr relativ och obestaumlmd och helt beroende paring vilken sonderingsmetod som anvaumlnts eller i vilket sammanhang uttrycken nyttjas Uttrycken boumlr i foumlrsta hand foumlrknippas med viss sonderingsmctod Den reella inneboumlrshyden aumlr daring att sonden drivits till stoumlrsta moumljliga djup och att stopp inte ershyharingllits i ett fast jordlager underlagrat av vaumlsentligt loumlsare jord eller mot stenar och block i loumls jord Sistnaumlmnda foumlrharingllande kallas ibland raquofalskt stoppraquo och misstanke om saringdant boumlr foumlranleda omsondering i en eller flera punkter paring naringgon meters avstaringnd fraringn den foumlrsta sonderingspunkten Vid detaljundersoumlkningar ger en fortloumlpande jaumlmfoumlrelse av stoppnivaringerna i naumlrshyliggande haringl god ledning foumlr bedoumlmning av omsonderingsbehovet Vid gles sondering i samband med tex oumlversiktliga undersoumlkningar faringr ett studium av sonderingsmotstaringndet naumlrmast ovanfoumlr stoppnivaumln och de allmaumlnna geologiska foumlrharingllandena paring platsen laumlggas till grund foumlr bedoumlmningen Saumlrskilt vid sondering i oumlvergaringngen mellan lerslaumltter och grusaringsar eller moshyraumlnryggar maringste man beakta risken foumlr sondstopp i friktionsmaterial som kan hu svallats ut oumlver den tidigare avsatta leran

Viktsonderingsresultut anvaumlnds bl a foumlr bedoumlmning av nivaringer foumlr grundshylaumlggning med platta i friktionsjord (jfr Svensk Byggnorm 67 avsnitt 23 532 och vaumlgverkets Brobyggnadsanvisningar avsnitt 1213) Foumlljande kriterier gaumlller haumlrvid betraumlffande sondmotstaringndet i jorden under grundlaumlggningsshynivaringn foumlr att angivna grundtryck ska faring utnyttjas

Svensk Byggnorm 67 Sand och mo anses vara loumlst respektive fast lagrade om det erfordras 1-15 respektivegt 15 halvvarv per 20 cm vid 1 000 N (100 kp) belastning uv sonden

Brobygg11adsa11vis11i11gar11a Grus sand och mo anses ha medeJast lagring naumlr det erfordras minst 10 halvvarv per 20 cm vid 1000 N (100 kp) belastning

Hcjarsonderingsresultut anvaumlnds huvudsakligen foumlr bedoumlmning av stoumldshyparinglars (och spontplankors) laumlngd J supplementet Paringlnormer till Svensk Byggnorm rekommenderas sondering till stopp eller saring djupt att det kraumlvs ca 200 slag20 cm foumlr tre efterfoumlljande 20 cm lager Naringgot entydigt samband mellan hejarsondmotstaringnd och paringllaumlngd (paringlbaumlrighet) existerar dock inte

Hejarsonden kan ofta drivas ned till den fasta bottenmoraumlnen saringvida inte djupet aumlr mycket stort eller de oumlverliggande jordlugren inneharingller sten och block i stoumlrre maumlngd Naumlr raquofast botten enligt hcjursonderingraquo motsvashyrar bottenmoraumlnen markerar den som regel aumlven maximalt nedtraumlngningsshydjup foumlr standardparinglar av betong Karaktaumlren hos de oumlverlagrande jordshyarterna och paringlarnas tvaumlrsnittsarea har dock mycket stor betydelse foumlr piilshyslagningen Foumlrutom sten- och blockhalten inverkar bl a kornstorleken och grundvattenfoumlrekomst Paringlstopp ovanfoumlr raquofast botten enligt hejarsonderingraquo kan exempelvis erharingllas i fast lagrade finkorni11a jordarter i finkornig jord

1783

1 Sensitivitet foumlrharingllande mellan jordens skjuvhaumlllfasthet i ostoumlrt respektive omroumlrt tillstaringnd jfr kap 171

194

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 1783 under grundvattenytan eller paring grund av genom paringlningen successivt oumlkad lagringstaumlthet i friktionsjord med fraringn boumlrjan relativt loumls lagring Slanka paringlar faringr - foumlrutsatt att de aumlr tilrikkligt armerade - som regel stoumlrre nedtraumlngningsdjup i tungslagen eller blackig jord aumln grova

34 Metoder foumlr provtagning i jord

341 Allmaumlnt

Upptagning av prover foumlr i foumlrsta hand bestaumlmning av jordarter och lagershyfoumlljder aumlr noumldvaumlndigt komplement till sondering Tagningen sker intermitshytent dvs enstaka prover paring vissa nivaringer i provtagningshaumllet eller kontishynuerligt Man skiljer kvalitetsmaumlssigt paring stoumlrda och ostoumlrda prover De foumlrstnaumlmnda faringr genom provtagningssaumlttet en struktur som vanligen avshyviker vaumlsentligt fraringn jordlagrets naturliga struktur Helt ostoumlrda prover kan dock inte erharingllas bl a beroende paring inverkan av tagdonet och de tryckshyaumlndringar som ett jordprov oundvikligt utsaumltts foumlr vid upptagning till markshyytan Nuvarande standardiserade metoder foumlr tagning av ostoumlrda prover (se nedan) aumlr emellertid av mycket god klass varfoumlr beteckningen i detta sammanhang kan anses vara korrekt

Behovet av provtagning vaumlxlar avsevaumlrt fraringn fall till fall beroende paring bl a typ av utredning (oumlversiktlig eller detaljerad) aktuella jordarter och foumlreshyliggande problemstaumlllning Vid oumlversiktsundersoumlkningar aumlr det oftast tillshyraumlckligt med punktvis tagning av stoumlrda prover foumlr identifiering av de genom sondering kartlagda lagren med lika sondmotstaringnd Foumlr bestaumlmning av grundlaumlggningsnivaringer och tillaringtna grundtryck foumlr fundamentplattor enligt SBN 67 eller Bronormerna (jfr 338) kraumlvs provtagning i naumlra anslutning till blivande fundamentlaumlge (som regel aumlr stoumlrda prover tillraumlckligt) Foumlr behandling av stabilitets- och saumlttningsproblem vid kohesionsjord erfordras laboratoriemaumlssig bestaumlmning av bl a skjuvharingllfasthet och komprcssishybilitet vilket kraumlver tagning av ostoumlrda prover

Generellt gaumlller foumlr all provtagning att det upptagna provet ska vara representativt foumlr jordlagret paring provtagningsnivaringn Redskap och tillvaumlgashygaringngssaumltt maringste daumlrfoumlr vaumlljas efter aktuella foumlrharingllanden saring att tex urskoumlljshyning av finpartiklar foumlrhindras vid provtagning under grundvattenytan Provtagningsnivaringer anpassas efter sonderingsresultaten saring att skikt och skiktgraumlnser av speciellt intresse beaktas Upptagna prover omhaumlndertas paring saringdant saumltt att stoumlrningsgrudcn inte i onoumldan oumlkas under transporten till laboratoriet

Vid provtagning i friktionsjord maringste man beakta att de flesta provtagshyningsdon har smaring dimensioner och att daumlrfoumlr inga groumlvre partiklar kan komma med i det upptagna provet Den laboratoriemaumlssiga jordartsbeshynaumlmningen paring provet kan daumlrfoumlr bli missvisande foumlr jordlagret som helhet speciellt betraumlffande sten- och - sjaumllvfallet - blockhalten Bedoumlmning av arbetstekniska problem tex schaktnings- och spontningsfraringgor boumlr daumlrfoumlr baseras paring saringvaumll provbenaumlmningarna som sondcringsresultaten och omraringdets geologiska uppbyggnad i stort Prover som klassats som moraumln eller faringtt tillaumlggsorden raquoav moraumlntypraquo raquoojaumlmnkornigtraquo eller raquovaumllgraderatraquo eller som inneharingller grus och mindre stenar boumlr ge anledning till saumlrskild uppmaumlrkshysamhet enaumlr jordlagret daring troligen inneharingller aumlven stoumlrre stenar och block

Provtagningsarbetet protokollfoumlrs i faumllt betraumlffande bl a provtagningsshynivaringer (djup under avvaumlgd markyta) eller - vid kontinuerlig provtagning -nivaringn foumlr graumlns mellan olika jordarter Vidare noteras preliminaumlr jordartsshybenaumlmning paring respektive prov samt oumlvriga iakttagelser av betydelse Vid anvaumlndning av saringdana redskap tex spad- och skruvborr (se 342) daumlr jordmaterialet inte matas in i provhylsor sparas representativa delprover -laumlmpligen i vaumll foumlrslutna och maumlrkta plastparingsar - foumlr senare laboratorieshyundersoumlkning Protokollfoumlring vid provtagning med sk standardkolvborr

195


(se 343) sker med iakttagande av saumlrskilda regler Speciella protokollblanshyketter finns foumlr provtagning av olika slag

342 Tagning av stoumlrda prover

Foumlr okulaumlr bestaumlmning av en jordarts sammansaumlttning och karaktaumlr samt foumlr laboratoriemaumlssig analys av kornstorleksfoumlrdelning plasticitetsgraumlnser tjaumllfarlighetsgrad och vattenhalt aumlr som regel stoumlrda prover tillraumlckliga Foumlrutom genom direkt uttagning av jordmaterial i foumlr hand eller med graumlvshymaskin schaktade provgropar kan stoumlrda prover tas upp med ett flertal redshyskap av vilka de vanligaste beskrivs kortfattat haumlr nedan Utfoumlrligare beshyskrivning finns bl a i [4J och tillverkarnas broschyrer

Spadborr Spadborren bestaringr av skopa (fig 342a) foumlrlaumlngningsstunger och svaumlngel Foumlrlaumlngningsstaumlnger och svaumlngel aumlr av samma typ som anvaumlnds vid viktshysondering och spadborrskopa tillhoumlr raquonormalutrustningenraquo foumlr viktsondering (foumlr bl a haringltagning i torrskorpan jfr 333)

Spadborren kan anvlindas i alla jordarter som inte inneharingller stoumlrre stenar Den har dock den begraumlnsningen att det upptagna borrharinglet under vissa foumlrutsaumlttningar kan rasa igen och att provet saumlrskilt vid provtagning under grundvattenytan laumltt rinner ur skopan Vidare kan den inte med framgaringng anvaumlndas i haringrt packade grusiga steniga jordlager tex bottenshymoraumln Spadborren kan normalt anvaumlndas ned till ca 5 m djup men under gynnsamma omstaumlndigheter kan man ta upp prov fraringn vaumlsentligt stoumlrre djup

Mosskannborr Mosskannborren bestaringr av en spetsdel (provtagningsdon foumlrsett med skruvspets) foumlrlaumlngningsstaumlnger och svaumlngel Spctsdelen utgoumlrs av en inre kaumlrna med urfraumlst sparingr foumlr provet den sk kannan samt en yttre mantel med slits och inmatningslaumlpp (jfr fig 342b) Manteln kan vridas ca 14 varv i foumlrharingllande till kannan varigenom denna kan haringllas oumlppen eller sluten Neddrivningen sker manuellt I motsats till vid provtagning med spadborr tarman med mosskannborr punktvisa prover Provtagningsnivaringerna kan dock vaumlljas saring taumltt att provtagningen blir naumlra nog kontinuerlig

Mosskannborren aumlr ett taumlmligen vekt redskap baumlst laumlmpat foumlr provtagshyning i loumlsa jordlager av tex torv dy gyttja och lera men den kan aumlven anshyvaumlndas i finkornigt och stenfritt loumlst lagrat friktionsmaterial tex mo och sand saringvaumll oumlver som under grundvattenytan

Skruvborr Foumlr provtagning i fraumlmst kohesions- och mellanjordarter kan man med foumlrdel anvaumlnda skruvborr en spetsad staringlstaringng med spiralflaumlns Metoden innebaumlr kontinuerlig provtagning och ger vid riktig tillaumlmpning en god bild av jordlagerfoumlljden Vanligast aumlr skruvborrar med laumlngden 25 50 eller 100 cm och diametern varierande mellan 36 och 100 mm Till de mindre dimenshysionerna anvaumlnds vanliga viktsondstaumlnger som skarvstaumlnger medan det foumlr groumlvre utrustningar kraumlvs kraftigare staumlnger Borren drivs ned manuellt med vridaggrcgat (fig 342c) eller med speciella maskiner beroende paring borrshydimension och aktuella jordlagerfoumlrhaumlllandcn

Det upptagna jordmaterialet loumlsgoumlrs foumlrsiktigt ur spiralflaumlnsen och laumlggs ut i en straumlng pauml marken i likhet med vid spadborrning Dessfoumlrinnan ska dock det yttre av ))jordspiralenraquo skrapas bort eftersom detta material eventuellt kan ha fastnat vid passagen genom jorden ovanfoumlr provtagningsshynivaringn1 Efter avskrapningen studeras provet noga betraumlffande struktur och

Fig 342a Spadborrskopa

~BPSpoumlcikouml~o gt middot middot middot gt S oppsknNi roonen

bullbullmiddot~ middot middot Koumlrno

middotltmiddot ~Montal (plaringthylso bull middotmiddotbull-vridbar krmg kor-

~

Fig 342 b Provtagningsdon till mosskannborr (principskiss)

bull Vid vaumlxellagrad kohesions- och friktionsjord aumlr provtagning med skruvborr i maringnga fall saring osaumlker att kolvborr eller kannborr med slutaranordning i staumlllet maringste anvaumlndas

196

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 1783

Fig 342c Provtagning med skruvborr (handharingllet vridshy Fig 342d Fordonsmonterad maskindriven skruvborr aggregat)

sammansaumlttning tex varvighet hos lera tunna lager av annan jord aumln huvudjordarten kontaktgraumlnser mellan olika jordarter etc

Moumljligt provtagningsdjup varierar fraumln fall till fall Avgoumlrande aumlr om a-Anslules till hejorshyborrharinglet staringr Oumlppet (speciellt under grundvattennivaringn) och om jordmashy rs barrstaringng

terialets sammanharingllning aumlr saring god att provet inte rinner ur skruven vid ~Smrvtappuppdragningen Normalt kan man ta prov manuellt fraringn aringtskilliga meters

djup och vid gynnsamma foumlrharingllanden utan svaringrighet paring mer aumln 20 m djup under markytan Vid besvaumlrliga foumlrharingllanden kan man tillgripa kraftiga _ffii-i maskindrivna utrustningar monterade paring hjulburna stativ eller fordon (se

~ Spindelfig 342d) och med hydrauldriven uppdragningsanordning

Provtagningsspetsar

Foumlr punktvis provtagning i fraumlmst friktionsjord och fast kohesionsjord anvaumlnds vanligen sk provtagningsspetsar (fig 342e) vilka foumlrekommer i tvaring storlekar naumlmligen med provdiametern 24-27 mm respektive 34 mm De mindre skarvas paring 0 22 eller 0 25 mm sondstaumlnger och pressas eller slarings 0-ring

Skyddsringned i jorden (med slaumlgga eller slagborrmaskin) De stoumlrre aumlr avsedda foumlr hejarsondutrustning Vanligtvis anvaumlnds provtagningsspetsar med saumlrskild hylsa foumlr provet dock foumlrekommer samma typ av redskap utan hylsa Provshytagningsspetsarna aumlr av kolvborrtyp (jfr 343) och utfoumlrda med en inre staringng med spindel samt en yttre mantel i vilken provhylsan vilar Moumljligt provshytagningsdjup aumlr i houmlg grad beroende av jordmaterialets fasthet och kornshy A storlek Om jorden aumlr loumls till maringttligt fast och inte inneharingller stoumlrre stenar -Bom eller block kan man med normala neddrivningsanordningar motorslagshy 555

Hos maskin respektive hejarbock ta prov fraringn foumlrharingllandevis stora djup 30 aring

0-ring40 m Ofta aumlr dock tillgaumlngliga uppdragningsanordningar avgoumlrande foumlr moumljligt provtagningsdjup I steniga eller mycket fasta jordarter kan hydraushy Provhylsolisk domkraft erfordras aumlven vid relativt smaring djup

Vid anvaumlndning av provtagningsspetsar aumlr man oberoende av om borrshyharinglet staringr oumlppet eller inte vilket aumlr en foumlrdel i maringnga fall Provtagning under Mantel

Slutare ov maumlssingsshyFig 342e Provtagningsspets o 34 mm foumlr anslutning till hcjarsondstaumlnger folie

197

Avd 17 Geoteknik 1783 grundvattennivaringn kan emellertid misslyckas genom att provet vid uppdragshyningen av spetsen rinner ur hylsan aumlven om slutarbleck anvaumlnds Under saringdana foumlrharingllanden och slirskilt vid finkornigt friktionsmaterial boumlr ett provtagningsdon med sidoinmatning och staumlngningsmoumljlighet hellre vaumlljas tex gruskannborr eller jalusiborr (se nedan) eller moumljligen mosskannborr

Gruskannborrar

I maringnga fall aumlr det noumldvaumlndigt att ta prover i fasta jordlager bestaringende av stenigt grus moraumln etc Foumlr att man oumlver huvud taget ska kunna komma ned i saringdana jordlager med ett provtagningsdon maringste detta vara tillraumlckligt robust foumlr att taringla kraftig slagning Naumlgra typer av gruskannborrar uppshyfyllande dessa krav finns i marknaden En utrustning (typ Nyve) bestaringr av en spetsdel roumlr med en slits och utanparingliggande laumlpp samt foumlrlaumlngningsroumlr anpassade foumlr utvaumlndig muffskarvning Yttcrdimensioncn aumlr 50 mm Provshytagningen tillgaringr saring att man genom hejning driver ned spetsen till oumlnskad nivaring Daumlrefter nedsaumlnks en cylinderformad provkunna i roumlret Naumlr denna fixerats i raumltt laumlge oumlppnas slitsen i spetsdecn genom vridning av ytterroumlret medsols Haumlrvid inmatas jordmaterial med hjaumllp av den utvaumlndiga Hippcn och uppsamlas i provkannan som dras upp och toumlms Under hela provshytagningsproceduren staringr saringledes spets och foumlrlaumlngningsroumlr kvar paring provshytagningsnivaringn och aumlr endast utsatta foumlr vridning Foumlr fortsatt provtagning hejas borren vidare nedaringt till den nivaring daumlr naumlsta prov ska tas Om saring oumlnskas kan provtagningsnivaringerna laumlggas saring taumltt att naumlra nog kontinuerlig provtagshyning kan goumlras

En annan utrustning (typ Borra) aumlr avsedd foumlr neddrivning och manoumlvshyrering med hjaumllp av 0 25 mm sondstaumlnger och motorslagmaskin Denna borr aumlr i princip en provtagningsspets (av kanntyp eftersom provet matas in fraringn sidan) och maringste dragas upp helt foumlr toumlmning Intagningsoumlppningen aumlr 30 x 30 mm och provets dimension 0 35 mm x 180 mm Provhylsor 0 34 mm x 180 mm kan anvaumlndas

Moumljligt provtagningsdjup aumlr beroende av jordlagrens fasthet och stenshyfoumlrekomsten samt tillgaumlnglig utrustning foumlr neddrivning och uppdragning av borren Aumlven smaumlrre stenar i jorden paring provtagningsnivaringn kan i houmlg grad foumlrsvaringra eller omoumljliggoumlra provtagningen (inmatningen)

Jalusiborr

En annan kraftig utrustning foumlr provtagning i friimst fasta jordlager av frikshytionsmaterial aumlr den sk jalusiborren vars konstruktion och verkningssaumltt framgaringr av fig 342f Paring grund av det ringa avstaringndet mellan varje provkamshymare (urborrning) erharinglls en naumlra nog kontinuerlig provtagning och daumlrmed en god uppfattning om jordlagerfoumlljden I likhet med de flesta andra prov-

Fig 342 f Schematisk bild av jalusiborrens konstruktion och verkningssiltt a Spetsstimg utan jalusier (staringlshy

band) b Borren under neddrivning c Inmatning av jordmaterinl

198

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 1783 tagningsredskap har dock denna borr den begraumlnsningen att aumlven smaumlrre stenar foumlrsvaringrar inmatningen av jord i urborrningarna och att delproverna blir saring smaring att de inte alltid aumlr representativa foumlr det naturliga jordmateriashylets kornstorleksfoumlrdelning Borren drivs ned med hjaumllp av motorhejarshybock varvid observation av borrmotstaringndet registrerat som antal slag med hejaren20 cm sjunkning (jfr hejarsondering) ger en viss uppfattning om jordlagrens relativa fasthet paring olika nivaringer och kan vara ett vaumlrdefullt komplement till provtagningsredovisningen

Sektionsborr

Sektionsborren (fig 342g) aumlr en variant uv julusiborrcn och har samma funktionssaumltt och anvaumlndningsomraringde Konstruktivt skiljer den sig fraringn jalusiborren genom att borrstaringngcn aumlr helt rund och att provkamrarna aumlr inborrade korsvis och taumlckta med bekliidnadsroumlr under neddrivningsmoshymentet Provinmataren aumlr roumlrformad och drivs ned under successiv paringsaumlttshyning av ogaumlngade bekaumldnadsroumlr

Tubkaumlrnborr

Den sk tubkaumlrnborren (fig 342h) aumlr fraumlmst avsedd foumlr kontinuerlig provshytagning i fast friktionsjord och kan med foumlrdel anvaumlndas aumlven daring provtagshyning ska ske under vatten Utrustningen bestaringr av skarvbara ytterroumlr med slagdyna och oumlppen borrspets samt skarvbara innerroumlr med provtub och tubslutare

Vid provtagningen hejas de baringda roumlrsystemen samtidigt ned i jorden varvid en jordkaumlrna traumlnger upp i provtubcn Innan innerroumlren och provshytuben tas upp till markytan drivs de ned ett litet stycke i foumlrharingllande till ytterroumlret saring att flikarna paring tubslutaren bockas ihop (jfr detaljfigurerna)

Paring grund av den raquooumlppnaraquo spetskonstruktionen kan man anvaumlnda tubshykaumlrnborrens ytterdel som foderroumlr genom tex grova fyllningsmassor eller andra haringrda lager (block under spetsen kan mejslas soumlnder eller spraumlngas) och utfoumlra sondering eller provtagning med tex kolvborr i underliggande loumlsare jordlager

Speciella provtagningsmetoder

Utoumlver ovannaumlmnda relativt vanliga provtagningsmetoder foumlrekommer flera specialbetonade

Provtagning i oumlppet roumlr med samtidig vatte11spol11ing aumlr (med vanliga spolshypumpar) tillaumlmplig i alla jordarter med mindre kornstorlek aumln ca 15 mm Efterhand som roumlret drivs ned i jorden luckras jordmaterialet vid roumlrets nederaumlnde upp av spolvattnet som aringtergaringr till markytan via roumlret Spolvattshynet och det upptransporterade jordmaterialet samlas upp i kar av saringdan storlek att vattnet inte braumlddar oumlver och foumlr bort uppslammade finare frakshytioner (mo mjaumlla och ler)

Rotatio11sborrni11g innebaumlr att ett borrharingl upparbetas genom rotation med en borrkrona paring ett roumlr eller en borrstaringng Jordmaterialet spolas upp med vatten eller speciell borrvaumltska antingen genom roumlret om saringdant anvaumlnds eller genom det haringlrum som uppkommer mellan borrstaringngen och borrharinglets vaumlgg Det senare foumlrfarandet kraumlver att borrvaumltskan aumlr av saringdan karaktaumlr att den stabiliserar det uppborrade haringlet

Stoumltborrning med falmejsel som ofta utfoumlrs i samband med sk brunnsshyborrning kan aumlven anvaumlndas foumlr provtagning Vid denna metod arbetar en flera hundra kilo tung mejsel som en fullhejare med ca 05 m fallhoumljd i ett foderroumlr Det soumlndermejslade jordmaterialet tas upp genom vattenspolshyning eller med speciell provhaumlmtare Aumlven kannborr eller Oumlppen provtagare kan anvaumlndas

Fig 342h Tubkaumlrnborr Detaljbilderna visar-hur provtuben tillsluts genom bockning av flikarna paring tubslutaren

Imiddot ~

Fis 342gSektionsborr Principshybild

a

b

199

Avd 17 Geoteknik

Vidare kan s k augerhorming naumlmnas Metoden aumlr av typ skruvborrning och aumlr saringledes tillaumlmplig i alla raquooumlsagtgt jordlager foumlrutsatt att stoumlrre stenar eller block inte finns Borrutrustningen bestaringr av en fordonsmonterad eller transportabel maskin med matning och rotation foumlr drivning av en augershystraumlng (en staringng med spiralflaumlns oumlver hela laumlngden) Naumlr augerstraumlngen roterar fungerar spiralen som transportoumlr av det utborrade jordmaterialet upp till markytan Provtagningen kan antingen vara kontinuerlig eller intershymittent I det foumlrsta fallet tas provet upp genom kontinuerlig rotation enligt ovan medan man i det andra fallet driver ned borrstraumlngen ett kortare stycke varefter den lyfts upp och rensas fraringn jordmaterial (jfr provtagning med skruvborr) Speciell utrustning finns foumlr drivning av foderroumlr genom vilket man kan ta prov med konventionella provtagningsredskap

Provtagning med vanliga redskap kan aumlven ske i samband med foderroumlrsshyborming enligt metod Lindouml JB Alvik Exlcr m fl (jfr 383)

343 Tagning av ostoumlrda prover

Foumlr noggrannare klassificering av jordarter och laboratoriebestaumlmning av deras geotekniska egenskaper erfordras ostoumlrda prover

1Jriktionsjord aumlr det mycket svaringrt att ta upp ostoumlrda prover beroende paring att neddrivningsmotstaringndet ofta aumlr stort och att jorden har daringlig sammanshyharingllning Groumlvre partiklar under tagdonets skaumlregg ger kraftig stoumlrning och tillniirmelsevis ostoumlrda prover kan med nuvarande konventionella utrustshyningar endast tas upp ur stenfria mo- och sandmaterial Vid grovkornigare jordarter oumlver grundvattenytan kan under foumlrutsaumlttning att jorden har tillshyraumlcklig inre sammanharingllning provkroppar schaktas ut foumlr hand i provshyg~opar Paring stoumlrre djup och under grundvattenytan kan provtagning goumlras med hjaumllp av kaumlrnborrutrustning (jfr 375) Grov provdimension kan daring moumljliggoumlra uttrimning av en relativt ostoumlrd jordkaumlrna Frysning eller foumlrshyinjektering av jorden kan tillgripas i exceptionella fall

I kohesions- och mellanjordarter kan ostoumlrda prover stansas ut med hjaumllp av raquoaumlppelraquo tagdon kolvborr eller Joliekiimhorr (foumlr kontinuerlig provtagning) Foumlr att stoumlrningen hos det utstansade provet ska bli saring liten som moumljligt aumlr det av vikt att tagdonets neddrivninglaumlngd under utstansningsmomentet blir lika med liingden hos den i tagdonet inmatade jordkaumlrnan Utrustning med inmatningskontrol tex kolvborr eller foliek1irnborr med fixerbar kolv boumlr daumlrfoumlr anvaumlndas Oumlppna tagdon (utan inmatningskontroll) anvaumlnds siillan i Sverige och beskrivs daumlrfoumlr inte naumlrmare haumlr Av de oumlvriga aumlr folieshykaumlrnborren att betrakta som specialutrustning Relativt ostoumlrda prover kan i gynnsamma fall aumlven erharingllas med A-sond111rust11i11ge11 foumlrsedd med en speciell skruvborr

Kolvborr

Benaumlmningen kolvborr haumlrroumlr fraringn det foumlrharingllandet att provtagningsdonet utgoumlrs av en yttercylinder vilken iir foumlrskjutbar i foumlrharingllande till ett inre staringng- eller roumlrsystem foumlrsett med en fixerbar kolv som tilsluter yttercybull lindern under neddrivningen (fig 343a)

Tidigare anvaumlndes i Sverige flera typer av kolvborrar vilka hade olika dimensioner och verkningssaumltt samt gav varierande grad av stoumlrning hos proverna Numera anvaumlnds som regel bara sk standardkolvborr i de fall man vill ha prover med houmlg kvalitet foumlr laboratorieundersoumlkning

Provtagning med sta11dardkolvhorr innebaumlr att tagdonet och viss del av foumlrfarandet i faumllt ska uppfylla kraven i SGFs kolvhormormer av dr 196Jl Normeringen gaumlller saringdana detaljer betraumlffande utformning och handhashyvande som kan inverka paring provkvalitCn och utvaumlrderingen av resultat fraringn laboratorieprovningar Saringlunda aumlr tex provdiametcrn (50 mm) totala provshylaumlngden (700 mm) tagdonets ytterdiameter (60 mm) och skaumlreggens utformshyning (5deg eggvinkcl) standardiserade Nykonstruktioner ska godkaumlnnas av

1783

gtEi f1xerot

iJocdpro

Fig 343 u Provtagning med kolvbull borr Principfigur visande paringshygaringende utstansning av ett jordshyprov

A11111 Som tidigare naumlmnts kan i egentlig mening helt ostoumlrda prover inte tas upp ur jorden till markytan och aumlnnu mindre kan proverna transporteras till laboratoriet och anbringas i en provningsapparat utan att naringgon foumlraumlndring sker med dem Stoumlrshyningarna kan ske i jordlagret foumlre utstansningen samt i proshyvet under och efter provtagshyningen

Standarltlkolvborren och kolvshyborrnormerna aumlr resultat av ett kommittCUrbete inom Svenska geotekniska foumlreningen (SGF) I kommittCn ingick bl a represhysentanter foumlr Statens geotekshyniska institut (SGI) som svarade foumlr huvudparten av konstruk tions- och utvecklingsarbetet och foumlr den forskning som ligger till gmnd foumlr normerna och de )gtProvisoriska rekommendatioshyner till tolkning uv fallkonprov paring provkroppar av lera tagna med standnrdkolvborngt vilka samtidigt presenterades Foumlr naumlrmare studium haumlnvisas till SOis procecdings nr 19 [8] och 21 [9]

200


SGF Hittills finns tvaring godkaumlnda typer i marknaden registrerade under beteckningarna Stl och Stil

Kolvborr Stl (fig 343b) bestaringr av ett kolvsystem och ett roumlrsystem (yttershyroumlr med egg samt foumlrlaumlngningsroumlr) vilka drivs ned tillsammans till provtagshyningsnivaringn Sedan kolvsystemet fixerats i foumlrharingllande till marken sker provshytagningen genom att roumlrsystemet drivs ytterligare nedaringt saring att ett jordprov stansas ut och matas in i tagdonet Foumlr uttagning av provhylsornu och foumlrshyberedelse foumlr ny provtagning maringste baringde kolv- och roumlrsystemet dragas upp Neddrivning och uppdragning kan ske foumlr hand eller med hjaumllp av domkraft (tex valsdomkraft) I vissa fal maringste hejning tillgripas varvid dock foumlrshysiktighet ska iakttagas De fyllda provhylsorna tillsluts i baumlgge aumlndar med plastmelanlaumlgg och gummilock samt placeras i speciella foumlrvarings- och transportlaringdor Foumlr utfoumlrlig beskrivning av kolvborr Stl jaumlmte normer foumlr provtagning protokollfoumlring foumlrvaring av prover i faumllt etc haumlnvisas till SOis meddelande nr 6 [IOJ

Kolvborr StI aumlr konstruerad som ett komplement till hcjarsondutrustshyning och vevdomkraft typ Borro (fig 343c) Foumlr utfoumlrlig beskrivning av utrustning och handhavande haumlnvisas till saumlrskild instruktionsbok fraringn tillverkaren

Borrtyperna aumlr i princip likvaumlrdiga men foumlr provtagning i mycket fast jord tex fast moraumlnlera kan StII erbjuda viss praktisk foumlrdel

Folickiirnborr Foliekaumlrnborr anvaumlnds naumlr man ska ta laringnga sammanhaumlngande ostoumlrda (eller maringttligt stoumlrda) prover speciellt fraringn stort djup

Denna utrustning bestaringr av en provtagare med foumlrlaumlngningsroumlr daumlr frikshytionen mellan jordprov och tagdonets innervaumlgg elimineras genom ett antul tunna metallfolier som rullas ut och omsluter provet efterhand som tagdon och roumlr nedfoumlrs i jorden Paring grund av utrustningens speciella konstruktion erfordrus foumlr provtagning saumlrskild borrstaumlllning antingen transportabel eller stationaumlr Borren finns foumlr naumlrvarundc i tvaring dimensioner 067 och 044 mm Den klenare typen aumlr bekvaumlmare att anvaumlnda men ger prover med viss stoumlrning vilket dock i maringnga fall saknar praktisk betydelse (tex naumlr det gaumlller att kontrollera ev foumlrekomst av tunna sand- eller molager i lera) Utfoumlrlig beskrivning av utrustningen aringterfinns i [11]

Skruvsond (A-sond) Foumlr provtagning (och samtidig skjuvharingllfasthetsbestaumlmning direkt i jorden jfr 352) finns en utrustning benaumlmnd A-sond

Provtagningsredskapet bestaringr av en jordskruv med tunn spiralflaumlns Provtagningen utfoumlrs i princip paring samma saumltt som vid provtagning med skruvborr jfr 342 I detta fall aumlr emellertid provtagningsdonet av vasentligt houmlgre kvalitet bl a aumlr spiralflaumlnsen i det naumlrmaste knivvass varfoumlr stoumlrningen blir liten Det aumlr daumlrfoumlr moumljligt att ur den jord som efter uppdragningen sitter i spiralflaumlnsen stansa ut naumlra nog ostoumlrda prover vilka visserligen faringr smaring dimensioner men aumlndock kan anvaumlndas paring laboratorium foumlr bl a skjuvharingllfasthetsbestaumlmning med fallkon

35 In situ~rnetoder foumlr bestaumlmning av skjuvharingllfasthet i jord

351 Allmaumlnt

Skjuvharingllfasthetsbestaumlmning in situ dvs direkt i jorden medfoumlr i maringngu fall stora foumlrdelar bl a genom att provningen daring sker i mer ostoumlrt material aumln vad som ibland kan bli fallet vid laboratorieprovningar (jfr 343 ovan) Som regel maringste dock jordarten kontrolleras foumlr in situ-testade jordlager varfoumlr viss provtagning aumlndock erfordras Provtagning med kolvborr kan

1783

UtloumlsningsslOng

Klo

-Spoumlrrtunga

gtPrCNhJl5a

middot ~j -Kotvstimg

I YHerrbr

I ltort r hylsa middot Slutarshy

hylsa

Slutare ~Slutorshybleck

Haring Ring Eggh61klre

0Egg

-Kotv med splir

Fig 343 b Kolvborr Stl Neshyderdelen under ncddrivningsmoshymcntet Detaljbilden visar slutarshyanordning

Fig 343c Kolvborr StII och vcvdomkraft

201

Avd 17 Geoteknik

emellertid ofta ersaumlttas med enklare och billigare metoder och redskap tex spad- eller skruvborr

Vid kohesionsjord anvaumlnds oftast vingborr men ibland A-sondutrustning foumlrsedd med skruvsond Vid friktionsjord kan haringllfasthetsegenskaperna undersoumlkas med hjaumllp av den sk pressiomerern vilket aumlr speciellt vaumlrdefullt med haumlnsyn till svaringrigheten att ta upp ostoumlrda prov ur friktionsjordlager foumlr Jaboratorieundersoumlkning (Se aumlven 391 plattfoumlrsoumlk)

352 Vingborr

Vingborren bestaringr i princip av en oumlverdel (vrid- och maumltinstrument) och en nederdel (foumlrlaumlngningsstaumlnger och vingdon) Vingdonet bestaringr av tvaring korsstaumlllda ihopsvetsade plaringtar fastsatta paring en sondstaringng Det foumlrekommer tvaring typer av vingborr naumlmligen med respektive utan foderroumlr foumlr foumlrlaumlngshyningsstaumlngerna och skyddskaringpa foumlr vingdonet Till respektive utrustning houmlr vanligen vingdon i tre olika storlekar vilka anvaumlnds vid skilda tillfaumlllen beroende paring det aktuella jordlagrets fasthet Principen foumlr maumltning av en kohcsionsjords skjuvharingllfasthet med vingborr aumlr att man genom vridning av vingdonet aringstadkommer skjuvbrott i jorden varvid skjuvkroppen faringr formen av en cylinder Genom att maumlta det vridande moment som erfordras foumlr att orsaka brottet kan man enaumlr brottytans storlek bestaumlms av vingshydonets dimensioner - beraumlkna vid vilken skjuvspaumlnning brott intraumlffat Den paring detta saumltt bestaumlmda skjuvspaumlnningen saumltts lika med jordmaterialcts odraumlnerade skjuvharingllfasthet (r1) Viss reducering av det vid provningen ershyharingllna viirdet kan vara befogad i vissa fall bl a vid organiska jordarter

Vingborr typ SGJ [12] har foderroumlr och skyddskaringpa (fig 352a) Med denna utrustning aumlr tillvaumlgagaringngssaumlttet vid provning att man - antingen foumlr hand genom pressning eller med laumlmplig domkraft - trycker ned roumlr och staringng med vingdon till avsedda nivaringer vanligen varje meter under markytan Under denna neddrivning aumlr vingdonet indraget i skyddskaringpan men trycks foumlre provningsmomentet ned ensamt ytterligare ca 04 m foumlr att provningen ska ske i ostoumlrd jord Med hjaumllp av en vev paring instrumentet som fastsaumltts oumlverst paring foderroumlret kringvrids vingdonet varvid man paring en instrumentshyskala erharingller ett utslag visande erforderligt vridmoment vid brott i jorden kring vingdonet Detta utslag oumlversaumltts sedan via en kalibreringstabell till ikjuvharingllfasthet

Foumlr bestaumlmning av den sk sensitiviteten foumlrharingllandet mellan jordens skjuvharingllfasthet i ostoumlrt respektive omroumlrt tillstaringnd upprepas maumltproceduren efter det att vingdonet kringvridits ett tjugotal varv

Sedan maumltningar utfoumlrts paring en nivaring i jordlagret dras vingdonet upp i skyddskaringpan varvid eventuell kvarsittande jord mellan plaringtarna automatiskt avskrapas Staringng och foderroumlr foumlrlaumlngs daumlrefter och trycks ned till naumlsta provningsnivaring

Vingborr typ Nieon AB (fig 352 b) bestaringr av en instrumentdel med sjaumllvshyregistrerande vridmomentmaumltare och en nederdel utan foderroumlr och skyddsshykaringpa Vingdonet aumlr i detta fall foumlrsett med vinkelglappkoppJng

Utrustningen anvaumlnds tillsammans med stativet till trycksonden av samma fabrikat (jfr 333) Det erforderllga vridmomentet registreras automatiskt av ett stift paring ett vaxat cirkulaumlrt papper Ur denna kurva erharinglls vridmotshystaringndet dels foumlr enbart sondstfmg dels foumlr sondstaringng+ vlngdon Skillnaden maumlts direkt paring pappersskivan och motsvarar i viss skala jordens skjuvharingllshyfasthet Vridningen fortsaumltts vanligen ett stycke foumlrbi brottpunkten varshyigenom den sk residualharingllfastheten erharinglls

Bestaumlmning av sensitivitetsvaumlrdet tillgaringr i princip paring samma siitt som med vingborr typ SGI

Eftersom skyddskaringpa foumlr vingdonet saknas paring vingdan typ Nilcon kan jord fastna mellan vingplaringtarna vid genomgaringng av torrskorpan eller djupare belaumlgna fasta jordlager Spadborrning respektive upptagning av borren foumlr

1783

Motharingllsspohshylnstrumenthus Ve Foste for vridhondtog nspektionMI Loumlss1ruv

Rklongningsror -1 e ~middot

Forkingningsstaringng--

Slltyddscoc_J

Skyddskouml~

Shydd5rnr for vingoxel

Vinge

--M(Mpm)bullunder provningen upprnitt maximivarde ov pouml-

_1 fort vridmoment

J f 1-Vngkor~ ~m vid omvridning I 5kJ1NOTuhnjordcyl1nder

i I 1 ~T(Mpm1)1 Jordcylindern~t bcgrilmnln~~ytor upptralkln-ffij ~- de ~kJuvkrnftrn-

-lhl6J Fjg 352a Vingborr typ SGI Principen foumlr utvaumlrdering av skjuvharinglfasthcten i jordlngret framBaringr av detaljbilden

202


rensning av vingdonet rekommenderas foumlr undvikande av felaktiga maumltshyvaumlrden av denna orsak

Utoumlver ovan beskrivna rutinmaumlssigt anvaumlnda utrustningar foumlrekommer vissa foumlrenklade typer ofta kallade illspektionsvingborrar och bestaringende av vingdon staumlnger och naringgon form av momcntmaumltare eller momentnyckel Dessutom foumlrekommer sk miniatyrvingborrar avsedda foumlr snabb kontroll av skjuvharingllfastheten i tex schaktvaumlggar av lera

353 Skruvsond (A-sond)

Som naumlmnts under 343 kan man med den sk skruvsonden utfoumlra skjuvshyhaumlllfasthetsbestaumlmning vilket sker paring foumlljande saumltt

Sedan borrspetsen (en tvaringdelad jordskruv med glappkoppling) nedskrushyvats till avsedd nivaring - vanligtvis varje meter under markytan - dras den upp en viss straumlcka med jaumlmn och laringg hastighet Under hela uppdragningsshyskedet avlaumlses erforderlig dragkraft paring en dynamometer Paring grund av glappshykopplingen lyfts till en boumlrjan endast spetsens oumlverdel Efter ca 30 mm lyftning medfoumlljer aumlven sondens underdel varvid en lercylinder avskjuvas Skillnaden mellan erforderlig lyftkraft foumlr andra och foumlrsta fasen av lyftshyningen utgoumlr den kraft som erfordras foumlr avskjuvning av jorden runt sonshydens underdel Jordcylinderns mantelyta aumlr kaumlnd genom sondens dimenshysioner varigenom skjuvharingllfastheten kan beraumlknas paring samma saumltt som vid vingborrprovning

354 Pressiometer

Foumlr undersoumlkning av fraumlmst friktionsjords och fasta lerors haringllfasthets- och deformationsegenskaper anvaumlnds i oumlkande omfattning den i Frankrike utbull vecklade pressiometern med vilken man utfoumlr belastningsfoumlrsoumlk paring olika nivaringer i borrharingl i jorden Utrustningen (fig 354a) bestaringr av maumltsond gasshybeharingllare vattenbeharingllare (volymmaumltare) manometrar och foumlrbindelsebull ledningar Maumltsonden inneharingller en maumltcell med gummimembran som kan bringas att expandera genom vattentryck Liknande celler oumlver respektive under maumltcellen paringverkas av gastryck saring att randeffekterna elimineras och ett i stort sett cylindriskt spaumlnningsfaumllt verkar mot borrharinglsvaumlggen Vid maumltning oumlkas celltrycken stegvis tills brott uppstaringr i jorden

1783 Fig 352 b Vingborrutrustning typ Nilcon Detaljbilderna visar vingkors och glappkoppling reshyspektive instrumentdelen med vridmomentmaumltare och diagrambull papper

Fig 354a Prcssiometerutrustshyning (typ MCnard)

203

Avd 17 Geoteknik

TryckM och volymaumlndringarna i maumltcellen noteras under foumlrsoumlkets garingng varefter man ur tryck-volymaumlndringsdiagrammet (fig 354b) kan utvaumlrdera deformationsM och haringllfasthetsegenskaperna hos jorden Se vidare [13]-[16

36 Geofysiska undersoumlkningsmetoder

361 Allmaumlnt Geofysiska metoder anvaumlnds i viss utstraumlckning som komplement till oumlvriga undersoumlkningsmetoder foumlr bestaumlmning av i foumlrsta hand bergytans laumlge och berggrundens beskaffenhet Viss uppfattning om jordlagrens egenskaper och grundvattenytans nivaring kan aumlven erharingllas De metoder man anvaumlnder aumlr fraumlmst seismisk samt geoelektrisk och kaumlrnfysikalisk maumltning (isotopmaumltning)

362 Seismisk maumltning

Seismisk maumltning grundar sig paring det foumlrharingllandet att garingnghastigheten foumlr tryckvaringgor oumlkar med oumlkad taumlthet hos fortplantningsmediet Garingnghastigheten aumlr saringledes houmlgre i berg aumln i jord och houmlgre i jordlagcr med stor lagringstaumlthet aumln i loumlst lagrade Genom initiering av tryckvaringgor i jorden och maumltning av vissa tidsfoumlrlopp moumljliggoumlrs dels bestaumlmning av jordlagrens totala maumlktighet dvs djupet till berg dels tjockleken hos skilda jordlagcr med olika lagringsM taumlthet (garingnghastighet) under foumlrutsaumlttning att lagergraumlnserna aumlr distinkta samt att garingnghastigheterna successivt oumlkar med djupet och paringtagligt avviker fraumln varandra Tryckvaringgorna i jorden alstras genom spraumlngningar i markytan utanfoumlr och laumlngs undersoumlkningslinjen Tiden fraringn skottoumlgonblicket tills den foumlrsta tryckvaringgen naringr fram till utmed linjen placerade seismometrar (geoM foner) maumlts elektroniskt genom att tryckimpulserna omvandlas till elektriska signaler Dessa foumlrstaumlrks samt registreras paring en filmremsa som roumlr sig med konstant hastighet Paring filmremsan registreras aumlven skottet och en tidsskala

Tid t efter sltoltoumlgonbicket

--~~1~-==+sifc~Fi-lc~ ~L -_- _-_ -+-+~+-

I I I Avstlmd (s) tron skottpunkten

to ~o 100 io J 11 m

Markylo

1783

Volym m3

10500---~--~---M

0P~~so~~~roo~~so Tryck kNm1

Fig 354b faempel paring primaumlrMredovisning av pressiometermaumltshyning

Fig 362 a Seismisk maumltning enshyligt refraktionsmetoden Principshybild_(efter Terratest)

204


varigenom garingngtiderna till respektive geofon direkt kan maumltas upp Efter uppritning av ett tid-avstaringndsdiagram kan man beraumlkna de olika lagrens garingnghastigheter och maumlktlgheter

Paring figur 362a visas principen foumlr det vanligaste maumltningsfoumlrfarandet den sk refraktio11smetode11 Oftast anvaumlnds 12-kanalsutrustning vilket innebaumlr att tolv geofoner placeras ut laumlngs maumltlinjen Foumlr maumltning i samband med geotekniska utredningar av normalkaraktaumlr varierar geofonavstaringndet oftast mellan I och JO m och skottpunktsavstaringndet mellan 15 och 50 m

Utvaumlrderingen av resultaten liksom planeringen och genomfoumlrandet av seismiska undersoumlkningar kraumlver stor kunnighet och erfarenhet Av faktoshyrer som kan leda till felaktiga maumltresultat kan naumlmnas foumlrekomst av tjaumllshyskorpa (undersoumlkning vintertid boumlr undvikas) bakgrundsstoumlrningar av tex trafik foumlrekomst av poroumlsare jordlager under taumltare ()omvaumlnd lagerfoumlljdraquo) mycket kuperad eller soumlndersprucken och vittrad bergyta (roumlsberg) samt branta lutningar hos bergytan tvaumlrs eller laumlngs maumltlinjen

Resultatet av maumltningen redovisas i form av en laumlngdsektion genom maumltshyllnjen varvid jordtaumlcket och berggrunden indelas i skikt och zoner med lika garingnghastighet Garingnghastigheter omkring 4 500 ms och houmlgre indikerar fast berggrund av tex granit eller gnejs Noggrannheten i djupbestaumlmning av bergytan i respektive maumltpunkt anses foumlr naumlrvarande vara ca plusmn 10 vid djup stoumlrre aumln 5 aring 10 m Noggrannheten oumlkar med minskande geofonshyoch skottpunktsavstaringnd Vid smaring jorddjup aumlr felmarginalen vaumlsentligt stoumlrre saumlrskilt om jordens ytskikt aumlr uppluckrat och berggrunden samtidigt kuperad

Moumljligheten att direkt och enbart ur garingnghastigheterna identifiera olika jordarter aumlr foumlr naumlrvarande praktiskt taget obefintlig Foumlr bestlimning av jordlagerfoumlljd etc kraumlvs raquokalibreringraquo genom provtagning och sondering (foumlr bedoumlmning av lagringstaumltheten) Aumlven den seismiskt indikerade bergshyytan maringste normalt kontrolleras med konventionella metoder i ett antal punkter bl a i laringghastighetszoner daumlr berget kan vara krossat eller vittrat Omfattning och val av kompletteringsmetoder - jord-bergsondering kaumlrnshyborrning frilaumlggning i schaktgrop etc - avgoumlrs fraringn fall till fall Under vissa foumlrharingllanden tex vid undersoumlkning av grustaumlkter och liknande omshyraringden med relativt homogena poroumlsa jordlager kan man ur maumltresultatet utlaumlsa grundvattenytans ungefaumlrliga laumlge (fig 362b) Dylika jordlager har naumlmligen foumlrharingllandevis laringg garingnghastighet oumlver grundvattenytan lt 800 aring 1 000 ms men faringr under densamma ca l 400-2 000 ms (Garingnghastigheten foumlr tryckvaringgor i vatten aumlr ca 1500 ms) Kontroll med tex observationsroumlr erfordras dock bl a foumlr bestaumlmning av variationen under laumlngre tidsperiod i de fall detta har betydelse (se vidare 37)

Utoumlver de ovan naumlmnda flerkanalsutrustningarna foumlrekommer enkanalsshyapparatur foumlr s k hammarseismik Vid denna metod initieras tryckvaringgen genom slag med slaumlgga eller fallvikt mot en staringlplatta paring markytan Plattan flyttas i cirkel runt geofonen och i varje laumlge slaringr man saring maringnga slag paring plattan att tillfoumlrlitlig registrering erharinglls Daumlrefter flyttas geofonen laumlngs maumltlinjen och foumlrfarandet upprepas Metoden aumlr snabb och enkel och anshyvaumlnds i begraumlnsad omfattning foumlr punktundersoumlkningar eller foumlr kortare undersoumlkningslinjer Vid stoumlrre jorddjup eller vid jordager med mycket laringga garingnghastigheter kan spraumlngning behoumlvas foumlr att tillraumlckligt kraftiga tryckshyvaringgor ska alstras

Seismisk maumltmetodik och tillaumlmpningar behandlas i 117]-[20]

1783

Fig 362b Exempel paring redovisshyning av seismisk undersoumlkning i en grusarings

205


363 Geoelektrisk undersoumlkning

Geoelektrisk undersoumlkning se tex [21]-[24] innebaumlr uppmaumltning av det elektriska ledningsmotstaringndet resistiviteten i jorden Metoden aumlr indirekt och grundar sig paring det foumlrharingllandet att den uppmaumltta resistiviteten aumlr beshyroende av jordens struktur och vatteninneharingll Beroende paring att endast vaumltskeshyfasen i jorden aumlr elektriskt ledande blir resistiviteten houmlgre med minskande fukthalt Omaumlttade jordlager oumlver grundvattenytan faringr daumlrfoumlr houmlg resistivishytet

Maumltningen sker oftast med 4-sondssystem foumlr vilket det finns standardshyutrustning utvecklad Apparaturen (fig 363) bestaringr av fyra elektroder (sonshyder) och tvaring elektroenheter den ena foumlr applicering av ett stroumlmfaumllt i jorden

I

och den andra foumlr spiinningsmaumltning Stroumlmfaumlltet appliceras mellan yttershyelektroderna och spaumlnningsmaumltningen goumlrs mellan de tvaring mittersta (innershyelektrodcrna) Undersoumlkningen sker vanligen enligt Wenner- eller Schlumshybergermctoden Vid Wenncrmetoden placeras elektroderna i rad med inboumlrdes lika avstaringnd Vid maumltningen oumlkas clektrodavstaringndet stegvis Maumltningen sker punktvis eller laumlngs linjer varvid hela elektrodsystemet flyttas i intervall Foumlrutom det haumlr beskrivna foumlrfarandet kan andra arshyrangemang foumlrekomma med elektroderna placerade och flyttade paring annorshylunda saumltt samt med andra typer av instrument

Tolkningen av maumltresultaten sker paring grafisk vaumlg eller med hjaumllp av datashymaskin och kan under vissa foumlrutsaumlttningar ge en tredimensionell bild av jordlagrens uppbyggnad Liksom vid seismisk maumltning (se 362) iir det dock noumldvaumlndigt att verifiera maumltresultaten genom jaumlmfoumlrelse med andra undershysoumlkningsresultat tex fraringn geologiskt studium av omraringdet eller direkta undersoumlkningar i form av borrningar provgropsgraumlvning etc

Tillaumlmpningsomraringdet foumlr resistivitetsmaumltningar aumlr foumlr naumlrvarande fraumlmst inventering av material- och grundvattentaumlkter samt undersoumlkningar foumlr bedoumlmning av korrosionsrisker i jord (jfr 392) Metoden aumlr aumlnnu inte saring vanlig i Sverige men genom paringgaringende vidareutveckling kan den vaumlntas faring oumlkad betydelse

364 Isotopmaumltning

lsotopmaumltning anvaumlnds huvudsakligen foumlr bestaumlmning av jordmaterials densitet och vattenhalt Metoden innebaumlr att man maumlter utstraringlningen fraringn en i jorden nedfoumlrd isotop Utstraringlningen absorberas av jorden i relation till jordens densitet (houmlgre densitet ger oumlkad absorption) Genom att flytta isotopen i vertikalled kan man goumlra skiktvis bestaumlmning av lagerfoumlljden Sambandet mellan absorptionen och jordens densitet bestaumlms genom kalishybrcringsfoumlrsoumlk med aktuellt (eller likartat) jordmaterial

Fis 363 ResistivitctsmiltningPrincipskiss oumlver utrustning och clcktrodarrangcmang

206


Utrustningarna foumlr isotopmaumltning fungerar efter huvudsakligen tvaring principer I det ena fallet foumlrs isotopen ned i jorden med en speciell sond medan instrumentet med straumllningsmaumltare (scintillomctern) aumlr placerad paring jordlagrets yta Haumlrigenom blir maumltresultatet ett genomsnittsvaumlrde foumlr det raquogenomstraumlladeraquo skiktet I det andra fallet aumlr maumltaren placerad ett stycke oumlver isotopen i sonden som successivt foumlrs ned till olika nivaringer i jorden Registreringarna gaumlller daring foumlr jordskikt med tjockleken lika med avstaringndet mellan isotop och maumltare

Metoden kan tillaumlmpas dirkt i naturliga jordlagcr men aumlr laumlmpligast foumlr packningskontroll i samband med stoumlrre jordfyllningsarbeten tex vid dammbyggnad och anlaumlggning av flygfaumllt Kalibreringsfoumlrsoumlken blir naumlmshyligen foumlrharingllandevis omstaumlndliga om man inte arbetar med stora volymer av likartat jordmaterial som laumlggs ut och packas efter uppgjorda rutiner Straringlningsfaran medfoumlr vidare att saumlkerhetsbestaumlmmelserna aumlr straumlnga vilket ytterligare begraumlnsar metodens laumlmplighet foumlr smaumlrre arbeten

37 Hydrologiska bestaumlmningar

371 Allmaumlnt

Grundvattenfoumlrekomst och grundvattentryck i jorden paringverkar saumlttningsshyoch stabilitctsfoumlrharingllandena och kan tex vara avgoumlrande foumlr saumlttet att genomfoumlra ett schaktningsarbete Foumlr bedoumlmning av erosionsfoumlrharingllanden maringste man ha kaumlnnedom om vattennivaringer och hastigheter i vattendrag I samband med geotekniska faumlltundersoumlkningar mUste daumlrfoumlr erforderliga hydrologiska observationer och bestaumlmningar utfoumlras

372 Vattenstaumlndsobservationer

I den maringn sjoumlar eller vattendrag foumlrekommer inom det aktuella undersoumlkshyningsomraringdet boumlr man rutinmaumlssigt notera uppgifter om aktuellt vattenshystaringnd och i vissa fall aumlven inskaffa uppgifter frUn SMHI betraumlffande de sk karaktaumlristiska vattenstaringnden HHW MW LLW etc samt motsvarande vattenfoumlringar Vidare boumlr vattennivaringer i eventuella brunnar liksom foumlre-komst av kaumlllspraumlng och artesiskt vatten i tex borrharingl noteras

Den vattenyta som mer eller mindre snabbt beroende paring jordens genomshytraumlnglighet raquostabiliserar sigraquo i borrharingl eller provgropar kan i homogena genomslaumlppliga jordlager normalt anses vara grundvattenytan I taumltare jordlagcr tex kohesionsjord med torrskorpa aumlr den observerade vattenshyytan daumlremot ofta ytan av det sk raquosprickvattnetraquo dvs det i torrskorpans sprickor och haringrum infiltrerade nedcrboumlrdsvattnet som inte hunnit sjunka ner till grundvattnet Oavsett detta foumlrharingllande boumlr man rutinmaumlssigt notera vattennivaringn aumlven i saringdana borrharingl I den maringn haringlet staringr oumlppet under laumlngre tid - vilket det ofta goumlr i kohesionsjord - boumlr man maumlta vattenstaringndet vid flera tillfaumlllen under den tid undersoumlkningen paringgaringr inom omraringdet i fraringga Vid utvaumlrdering och redovisning av dylika observationer maringste man dock haumllla i minnet att vaumlderleken (kraftiga regn snoumlsmaumlltning etc) i komshybination med lokala foumlrharingllanden (tex ytvattenavrinning mot borrharinglet) laumltt kan medfoumlra att det uppmaumltta vattenstaringndet blir helt missvisande beshytraumlffande grundvattentrycket i de djupare jordlagren

373 Bestaumlmning av grundvattennivaring i friktions- och mellanjordarter

I friktionsjordarter med stor vattengenomtraumlnglighet kan grundvattenstaringnshydet maumltas i ett oumlppet roumlr tex ett vanligt I vattenledningsroumlr med antingen perforerad spets eller helt Oumlppen nederaumlnde (Eventuella skarvar maringste goumlras

1783

Jfr kap 142

207


taumlta) I det senare fallet maringste roumlret tillslutas under neddrivningen med en propp vilken - sedan roumlret nedslagits till avsett djup och daumlrefter lyfts naringgon decimeter - stoumlts ut med en sondstaringng Roumlr med perforerad spets boumlr under neddrivningen haringllas naringgot saring naumlr fyllda med vatten Roumlr med loumls propp maringste fyllas innan proppen slarings ur I annat fall uppstaringr vattenshystroumlmning i jorden mot roumlrspetsen med risk foumlr igensaumlttning av roumlren med fin partiklar

Efter installationen fylls roumlren helt med vatten foumlr kontroll att komshymunikation med grundvattnet finns Daumlrefter foumlljs grundvattenstaringndets variationer genom upprepade maumltningar varvid man kan anvaumlnda tex lod (s k raquoklucklodraquo) elektrisk dubbelledare eller klen plastslang (som man blaringser i Vid laringngtidsobservationer eller om maumltresultaten verkar tvekshysamma boumlr man genom foumlrnyad paringfyllning daring och daring kontrollera att vattshynet i roumlret kommunicerar med grundvattnet Dylik kontroll boumlr alltid ske omedelbart innan en laumlngre maumltperiod avslutas samt daring vattennivaringn vid flera observationstillfaumlllen varit ofoumlraumlndrad

I taumlta friktionsjordarter (tex finkornig moraumln och mellanjordarter aumlr vattenomsaumlttningen per tidsenhet liten vilket kraumlver maumltanordningar som reagerar snabbt foumlr smaring vattenvolymer Ofta anvaumlnds en 0 32 mm filtershyspets med ett smalt stigroumlr av plastslang (fig 373) Filterspetsen skarvas med foumlrlaumlngningsroumlr och kan drivas ned med hejarbock domkraft eller genom handhejning En annan laumlmplig och mycket laumltthanterlig utrustning bestaringr av 022 mm haringlade sondstaumlnger med specialspets samt saumlrskilda tillshybehoumlr foumlr att genom staumlngerna anbringa ett sandfilter omkring spetsen Maumltshyningen av vattennivaringn sker i baringda fallen laumlmpligen med elektrisk dubbelshyledare Staringr grundvattnet under stort oumlvertryck stighoumljden mer aumln 1-2 m oumlver markytan kan manometer anslutas till plastslang eller sondstaringng saring att raquoslutnaraquo system (jfr 374) erharinglls

Foumlr att observationer av ovan beskrivet slag ska bli meningsfulla och tillshyfoumlrlitliga maringste installationen av maumltanordningarna foumlregarings av sondering och provtagning saring att jordlagerfoumlljden aumlr kaumlnd och kan laumlggas till grund foumlr val av utrustning och bestaumlmning av nivaringer foumlr roumlrbull och filterspetsar

374 Maumltning av porvattentryck i lera

Vid maumltning av porvattentryck i lera boumlr man normalt anvaumlnda ett slutet system med filterspets och tryckgivare sk portryckmaumltare Foumlr att maumltashyren ska stabilisera sig snabbt efter nedsaumlttningen och reagera snabbt foumlr tryckvariationer boumlr spetsdiametern vara liten filterarean stor och tryckbull givaren endast kraumlva smaring vattenroumlrelser

Flera typer av slutna system finns i marknaden En typ utvecklad vid SOi (se fig 374 och [25]) bestaringr av 0 60 eller 0 32 mm filterspets med foumlrlaumlngbull ningsroumlr och ett oljefyllt slutet maumltsystem Detta utgoumlrs av en manometer med foumlrbindelseledning av kopparroumlr till ett saumlnkdon vilket kan anslutas vattentaumltt till ett munstycke paring filterspetsen Saumlnkdonets oumlppning foumlr munshystycket taumlcks av ett gummimembran som innesluter oljan i saumlnkdonet Vid maumltning paringverkar vattentrycket i filterspetsen gummimembranet den inneshyslutna oljan och saringledes aumlven manometern

Andra typer av maumltare som utvecklats under senare aringr aumlr de som bygger paring raquosvaumlngande straumlngprincipenraquo I detta fall paringverkar vattnet i filterspetsen ett membran paring vars ovansida ena aumlnden av en spaumlnd metalltraringd aumlr faumlst Metalltraringden bringas paring elektrisk vaumlg i svaumlngning samtidigt som svaumlngshyningsfrekvensen registreras med ett elektroniskt raumlkneverk Vid aumlndring av vattentrycket mot membranet aumlndras straumlngens svaumlngningar vilket genom kalibrering av instrumentet och upprepad maumltning moumljliggoumlr observation av vattentrycksvariationerna paring spetsnivaringn

Gemensamt foumlr ovannaumlmnda och liknande portryckmaumltare aumlr att man genom nedfoumlring av filterspets och foumlrlaumlngningsroumlr tillfaumllligt aumlndrar (houmljer) portrycket i jorden varfoumlr viss tid maringste foumlrflyta innan maumltarna visar kor~

-Pltifyllningsslang ov plast 1143mm

Stigroumlr av plast 110 mm

Skarvtapp for foumlrlaumlngningsroumlr

I Bronsfilter

I

Fig 373 Portryckmaumltare typ NGI

208

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 1783 Fig 374 Portryckmiitare typ

Manometer(oljefylld foumlrvaros SGI oftast i isolerande laringOO placeshyrad strox under my eller fyllshyningens oumlveryta)

Yterroumlr

~ middotfilmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot Kopporroumlrsom ffirbinder saumlnlltdonet med manoshymetern

(]jf Filter genom villmt parvattnet traumlnger in i kanalerna och paringshyverkar membranet

Anslutning av soumlnkdon Detalj ov soumlnkdon till munstycke och munstycke

rekt vaumlrde Avlaumlsningarna boumlr ske ofta (helst dagligen) under stabiliscringsshytidcn

Foumlr naumlrmare beskrivning av maumltarnas konstruktion samt installation och handhavande haumlnvisas titt foumlrekommande detaljinstruktioner

375 Speciella grundvattenundersoumlkningar

I vissa fall kan det foumlreligga behov av att utreda verkningarna av en tillshyfaumlllig eller permanent framtida saumlnkning av grundvattenytan inom ett omshyraringde Foumlr att kontrollera avs1nkningstrattens form och utstraumlckning maringste man daring ofta utfoumlra sk provpump11i11g Haumlrvid pumpas grundvattnet upp genom en filterbrunn eller ett purnproumlr med filterspets som nedfoumlrts till de vattenfoumlrande jordlagren Grundvattenytans variationer foumlljs genom laumlmpligt placerade observationsroumlr i omgivande terraumlng Dessutom haringlls vattenytan i eventuella naumlrliggande brunnar under observation Beroende paring jordlagrens permeabilitet och maringlet foumlr undersoumlkningen maringste pumpshyningen paringgaring laumlngre eller kortare tid Med ledning av observationsresultatcn och pumpningsintensiteten kan grundvattenfoumlringen och jordlagrens verk-liga permeabilitet bestaumlmmas

38 Bergundersoumlkningar

381 Allmaumlnt Bestaumlmning av bergytans nivauml och berggrundens beskaffenhet erfordras ofta som komplement till oumlvriga undersoumlkningar Som tidigare framharingllits kan bergnivaringn endast i undantagsfall saumlkert bestaumlmmas med under 33 anshygivna metoder foumlr sondering Normalt taumlcks berget av friktionsjord oftast moraumln med saringdan fasthet och saring stor sten- och blockhalt att man i staumlllet maringste tillgripa jord-bergsondering med tryckluftdriven bergborrutrustning eller seismisk undersoumlkning Vid smaring jorddjup kan dock ofta friliiggning av berget i maskingraumlvda provgropar vara laumlmpligare Foumlr fullstaumlndigare undersoumlkning av berggrunden vid stoumlrre jorddjup kompletteras ovannaumlmnda metoder med tex kaumlrnborrning (provtagning i berget) borrltaringlsinspektion och vatte11Jiirlustmaumlt11ing

Grundvatten se kap 142


------------------------------Avd 17 Geoteknik 1783 382 Seismisk undersoumlkning

Utrustning och foumlrfarande vid maumltning har beskrivits under 362 Den seismiska garingnghastigheten aumlr som tidigare antytts i viss maringn karaktaumlristisk foumlr olika bergarter under foumlrutsaumlttning att dessa aumlr ovittrade och homogena Vittrings- och krosszoner indikeras genom nedsatt garingnghastighet Metoden laumlmpar sig i foumlrsta hand vid oumlversiktliga undersoumlkningar foumlr objekt med stor utstraumlckning tex tunnlar bergrum ledningar jordskaumlrningar i varingglinjer cxploateringsomraringden med stora grundschakter och omterrasseringar av terraumlngen

383 Jord-bergsondering

A Utan samtidig foderroumlrsdrivning Jord-bergsondering aumlr numera en i geotekniska sammanhang allmaumlnt vedershytagen benaumlmning paring borrning med saringdana utrustningar att man direkt kan borra genom (aumlven blockrika) jordlager och fortsaumltta ned i berget Haumlrfoumlr anvaumlnds tryckluftdrivna oftast kedjematade bergborrmaskiner monterade i gejder paring borrvagn eller sjaumllvgaringende hjul- eller bandfordon (fig 383a) Foumlr rutinundersoumlkningar med standardmaskiner anvaumlnds vanligen I 14 skarvstaringl och fyrskaumlrs borrkrona med 51 mm diameter Spolmedict aumlr oftast luft men vattenspolning kan behoumlva tillgripas i tex leriga jordarter

Jord-bergsonderingsmetoden aumlr aumlnnu (1971) inte normerad i annat av- Jfr saumlrtrycket Ritteknik seende aumln vad som framgaringr av SGFs beteckningsblad 4 Av detta blad framgaringr att sonderingsmotstaringndet ska registreras som antal sekundcr20 cm borrsjunkning och redovisas i diagramform i princip paring samma saumltt som foumlr oumlvriga sonderingar Tid-sjunkningsmiltning boumlr i respektive haringl paringboumlrjas saring snart borrmotstaringndet eller andra indikationer antyder att block

Fig 383a Exempel paring jord-bcrgsonderingsutrustningar

210


i jorden eller bergytan paringtraumlffats Enligt beteckningsbladet ska naumlmligen aumlven genomborrade block redovisas (jfr 336 jordsondering med Jb-utrustshyning) Vidare ska alla tecken paring slag och sprickor i berget (indikeras bl a av snabba borrsjunkningar raquogenomfallraquo och stoumlrningar i borrstaringlets rotashytion) observeras och protokollfoumlras samt redovisas med vedertagna beshyteckningar

Borrsjunkningsdiagrammet ger inget entydigt besked om bcrgkvalit6n och i vissa fall tex naumlr berget aumlr vittrat elbr soumlndersprucket inte heller saumlker uppgift om bergytans nivaring Om alla haringl inom ett mindre undersoumlkningsshyomraringde borrats paring likartat saumltt med nyslipade eller obetydligt slitna borrskaumlr och utrustningen i oumlvrigt fungerar tillfredsstaumlllande betraumlffande matning och spolning ger dock en jaumlmfoumlrelse av diagrammen viss ledning foumlr bedoumlmning av bergets homogenitet och beskaffenhet samt behovet av kompletterande detalj- eller specialundersoumlkningar (se 39) Normalt brukar man borra 3-5 meter under den nivaring daumlr man med ledning av borrmotstaringndet och oumlvriga observationer anser att fast berg paringtraumlffats Indikationer paring slag krossshyzoner etc samt aktuellt undersoumlkningsobjekt kan dock i maringnga fall motishyvera vaumlsentligt djupare borrning Friktionen mot tex genomborrade block i jordtaumleket kan inverka paring borrsjunkningen i berget och bli missledande Olaumlgenheten elimineras genom anvaumlndning av foderroumlr

B Med samtidig foderroumlrsdrivning eller foderroumlrsborrning

Vid jord-bergsondering genom tex tjocka spraumlngstensfyllningar mycket blockrik jord eller genom jordlager med mycket stor maumlktighet blir borrshymotstaringndet stort paring grund av upphaumlngningskrafterna laumlngs borrstaringlets mantelyta Foumlr reducering av borrmotstaringndet och foumlr eliminering av risken foumlr fustsaumlttning av borrstaringlet mellan block i jorden kraumlvs ofta att borrshyningen sker inom foderroumlr Anvaumlndning av foderroumlr kan aumlven foumlranledas av att man ibland vill eller maringste kombinera jordsonderingen med tagning av jordprov mellan genomborrade block eller under fasta jordlager (omoumljliga att genomtraumlnga med vanliga provtagningsdon) eller att man under berg~ sonderingsfasen vill tillvarata uppspolat borrkax

1783

middot-middot- - n ---- ~- -- - ---~ -

i H I I ~

~ ~

I 11 I IJ 1

~ -- -- Lill bull

=

bull ~ 0 b C d e

Fig 383 b Exempel paring system foumlr borrning med foderroumlr a Duplex b JB c Lindouml (3 12) Exler c Alvik J

0

211

Avd 17 Geoteknik

Foderroumlren kan nedfoumlras antingen genom slagning (och vridning) eller rotationsborrning I det foumlrstnaumlmnda fallet upparbetas borrharinglet genom rotation av ett borrstaringl med fyrskaumlrskrona eller med hjaumllp av tung fallmejshysel Det successivt losstagna och soumlndermalda jord- och stenmaterialet spolas upp med hjaumllp av vatten varigenom foderroumlrets neddrivning underlaumlttas I det andra fallet vilket kan betecknas som egentlig fodcrroumlrsborrning anvaumlnds speciellt foderborroumlr foumlrsett med ringborrkrona sammankopplat med ett inre borrstaringl med fyrskaumlrskrona Barroumlret och borrstaringlet drivs gemensamt ned genom slagning och vridning under kraftig vattenspolning med houmlgt tryck Naumlr berg eller avsett djup uppnaringtts dras borrstaringlet och den inre borrkronan upp Ett flertal specialutrustningar foumlr foderroumlrsdrivshyning foumlrekommer i marknaden (fig 383 b)

384 Bergindikering

Bergindikeringsmetodcn [26] aumlr en variant av jord-bergsondering och kan tillaumlmpas i motsvarande fall Foumlrutom vanlig jord-bergsonderingsutrustning anvaumlnds speciell apparatur foumlr vibrationsmaumltning (geofon foumlrstaumlrkare och mottagare) Tillvaumlgagaringngssaumlttet aumlr foumlljande Foumlrsta haringlet i undersoumlkningsshyomraringdet borras saring djupt att man med saumlkerhet naringtt ned i fust berg varefter gcofonen saumlnks ned till bottnen i haringlet Geofonen foumlrbinds med foumlrstaumlrkaren och mottagaren (en ljudnivaringmaumltare) pauml markytan Naumlr sedan jord-bergsonshydering utfoumlrs paring konventionellt saumltt i naumlrheten registreras kontinuerligt de till geofonen inkommande ljudvaringgorna Paring grund av den daumlmpning som sker i jord jaumlmfoumlrt med i berg kan man med ledning av ljudnivaringn saumlkrare avgoumlra naumlr borrkronan naringr den fasta berggrunden respektive naumlr block i jorden genomborras Metoden medfoumlr en saumlkrare bergnivaringbestaumlmning och moumljshyliggoumlr en reducering av erforderligt ncdborrningsdjup under foumlrmodad bergyta

385 Kaumlrnborrning

Provtagning i berg erfordras i maringnga fall tex vid tunnel- och bergrumsproshyjekt nedfoumlring uv stora pelarlaster eller kontroll av bergets taumlthet mot gasshyoch vattentryck Analys av uppspolat borrkax (jfr 383) aumlr i saringdana fall oftast inte tillraumlckligt utan bergkaumlrna maringste tas upp foumlr dels okulaumlrbesiktshyning betraumlffande struktur sprickighet etc dels laboratoriebestaringmning av bl a haringllfasthetsegcnskaperna och mineralsammansaumlttningen

Foumlr utborrning av bergkaumlrnor anvaumlnds bergborrutrustningar med ringshyformade diamantborrkronor och (enkla eller dubbla) kaumlrnroumlr foumlr uppsamshyling av kaumlrnan Kaumlrnroumlren foumlrlaumlngs med barroumlr oftast i 3 m skarvlaumlngder Borrningen sker antingen genom i foumlrvaumlg till bergytan nedsatta och ursposhylade foderroumlr eller med samtidig drivning av sk beklaumldnadsroumlr utanfoumlr borr- och kaumlrnroumlret Beklaumldnadsroumlrstrfingen aumlr i vissa fall foumlrsedd med saumlrskild borrkrona och drivs med kaumlrnborrmaskinen (Duplexmetodcn) Denna utrustning anses ha vissa foumlrdelar bl a vid borrning genom loumlsa formationer Spolvaumltska vatten eller bcntonitsuspcnsion anvaumlnds foumlr kylshyning av borrkronan och borttransport av borrslam Vid aringtergaringngen til markytan (paring utsidan av borrstraumlngen) minskar vaumltskan friktionen mot borroumlren och bidrar till haringlvaumlggens uppstagning

De vanligaste foumlrekommande kaumlrnborrutrustningarna ger kaumlrnor med diameter fraringn 16 upp till 116 mm Vid behov kan sk laumlgesorienterad kaumlrna tas upp vilket ger moumljlighet att avgoumlra hur tex stupningen cler slag och sprickor aumlr riktade i berggrunden Foumlr orientering av kaumlrnan vid lutande borrharingl med relativt liten dimension finns ett automatiskt orienteringsdon (typ Craelius)

1783

212


386 Inspektion och provtryckning av borrharingl

Som komplement till studium av upptagna bergkaumlrnor eller utfoumlrda jordshybergsonderingar kan inspektion av borrharinglens vaumlggar ocheller provtryckning av borrharinglen med vatten utfoumlras foumlr bedoumlmning av bergets sprickighet

Inspektionen kan goumlras antingen med speciella borrharingllskikare eller med nedsaumlnkbar televisionskamera I det senare fallet har man moumljlighet att goumlra bandupptagning foumlr aringteruppspelning och dokumentation

Provtryckning med vatten ger jaumlmfoumlrt med haringlviiggsinspektion siikrare besked om spricksystemets storlek och utbredning Provtryckningen sker i form av vattenfoumlrlustmiitning antingen i hela borrharinglet paring en garingng eller i vertikala avsnitt varvid haringlet successivt skaumlrmas av med taumltningsmanshyschetter Parallellt med provtryckning av ett haringl i en grupp observeras aumlndringar av fria vattenytans nivaring i de oumlvriga foumlr bedoumlmning av kommushynikationsvaumlgarna i berget Vattenfoumlrlustmaumltning aumlr vanlig i samband med undersoumlkningar foumlr bedoumlmning av laumlckage- och taumltningsproblem och som kontrollmetod vid injekteringsarbeten

39 Specialundersoumlkningar

391 Allmaumlnt

I maringnga fall maringste geotekniska utredningar kompletteras med undersoumlkshyningar av speciellt slag och med tillaumlmpning av delvis andra metoder aumln de som behandlats ovan Problemstaumlllningarna aumlr haumlrvid inte alltid rent geoshytekniska utan gaumlller aumlven andra fackomraringden som behandlas i andra avsnitt av Bygg Foumlljande exempel paring dylika undersoumlkningar kan foumlrtjaumlna ett kort-shyfattat omnaumlmnande i detta kapitel

392 Provbelastning

BelaslllingsJVrsUk med protplattor utfoumlrs foumlr bestaumlmning av jordarternas haringllfasthets- och deformationsegenskaper bl a foumlr dimensionering av oumlvershybyggnaden paring flygfaumllt och vaumlgar Plattfoumlrsoumlk i friktionsjord kan aumlven lilgshygas till grund foumlr bedoumlmning av tillaringtet grundtryck och vaumlntade saumlttningar foumlr direkt i jorden grundlagda fundament Vid foumlrsoumlken registreras paringlagda laster och intraumlffade deformationer (belopp och tidpunkter) saring att kraftshydeformationskurvor kan konstrueras och analyseras Foumlrsoumlksresutatens tillfoumlrlitlighet och uttolkning aumlr beroende av bl a foumlrsoumlksplattans styvhet form och storlek Plattan boumlr ha en kantlaumlngd av minst 30 aring 40 cm (eller motsvarande diameter) och foumlrsoumlken kan behoumlva utfoumlras paring flera nivaringer i jordlagret Foumlr niirmare studium av denna metod haumlnvisas till [27]-[3I]

Belast11i11gsfOrsUk i full skala genom utlaumlggning av fyllningsmassor J form av provbankar med samma houmljd som projekterad uppfyllning kan i vissa fall vara laumlmpligt foumlr kontroll av fraumlmst beraumlknade saumlttningsfoumlrlopp i jordshylagerfoumlljder med svaringrbedoumlmda draumlneringsfoumlrhaumlllanden tex kohesions- och fdktionsjord i vaumlxellagring Foumlrutom saumlttningsmaumltning kan portrycksmiitshyning och undersoumlkning av kohcsionsjordens foumlraumlndring betraumlffande skjuvshyharingllfasthet vattenhalt och kompressionsegenskaper daumlrvid bli aktuella Metoden aumlr foumlrharingllandevis tidskraumlvande (I aring 2 aringr) samt relativt dyrbar och anvaumlnds diirfoumlr inte saring ofta vid rutinmaumlssiga detaljundersoumlkningar Insatt paring ett tidigt stadium vid tex undersoumlkningar foumlr vaumlg- och samhaumlllsplanering kan den dock vara till stor nytta foumlr bedoumlmning av siittningsfoumlrharingllandena

Provbelastning av paringlar aumlr ett fullskalefoumlrsoumlk som oftast utfoumlrs foumlr kontshyroll av baumlrigheten hos friktions- eller kohesionspiilar dvs paringlar som oumlverfoumlr lasten till omgivande jord huvudsakligen via mantelytan och endast till liten del via spetsen Teoretiskt erforderlig paringllaumlngd med haumlnsyn till avsedd nyttig last och - vid kohesionsparinglning - tillaringten framtida konsolideringsM saumlttning hos paringlgruppen (fundamentet) beraumlknas i foumlrvaumlg paring basis av de

1783

213

Avd 17 Geoteknik 1783 geotekniska undersoumlkningsresultaten Med ledning haumlrav vaumlljs sedan laumlmpshyliga Hingder foumlr ett antal provparinglar Belastningsfoumlrsoumlket kan inte utfoumlras foumlrraumln prov- och eventuella motharinglsparinglar faringtt staring och raquosuga fastraquo i jorden 11iss tid efter nedslagningen minst tre veckor foumlr traumlparinglar och minst tolv veckor foumlr betongparinglar i kohesionsjord

Utfoumlrande av provbelastning av paringlar liksom provsagning av stUdpaumllar foumlr paringllaumlngdskontroll behandlas utfoumlrligare i kap 324 samt i Svensk Byggshynorm - Supplement SBN-S 23 6 (Paringlnormerna) Se aumlven [32]

393 Deforrnationsrnaumltningar

Maumltning av vertikala ocheller horisontala deformationer i jordmassor och byggnadskonstruktioner aumlr vanliga detaljer i geotekniska utredningar Avshysikten kan tex vara att kontrollera saumlttningsfoumlrloppct vid vertikal sanddraumlshynering foumlr vaumlg- och gatubankar paringlars och spontplankors krokighet eller sidoroumlrelser hos spontvaumlggar och jordsliinter (Roumlrelser i naturliga eller schaktade jordsHlntcr kan foumlrebaringda skred) Man kan goumlra en uppdelning av maumltningarna i saumlttningskontroll och sidoroumlrelsekontrol

Saumlrt11ingsko11tro av tex husgrunder och andra fundament kan goumlras genom precisionsavvaumlgning av insatta dubbar eller med hjaumllp av maumltshyklocka (indikatorklocka) och pegelstaringng nedslagen till fast moraumln eller berg Maumltklockan apterad paring en paring maumltobjektet fastsatt konsol ger med stor noggrannhet (100-dels mm) den relativa roumlrelsen i foumlrharingllande till den fixeshyrade pegelstaringngen Om maumltklockan placeras paring toppen av ett roumlr som triis oumlver pegelstaringngen kan samma metod tillaumlmpas foumlr noggrann saumlttningsshykontroll i bankfyllningar utlagda paring kompressibel jord

Det hittills vanligaste saumlttet foumlr rutinmaumlssig kontroll av bank- och markshysaumlttningar torde vara direkt avvaumlgning av kroumln- mark- eller jordpeglar Saringdana bestaringr i princip av skarvbara staringlstaumlnger (tex viktsondstinger) fastshysatta vid fotplattor av durkplaringt eller bredflaumlnsiga jordskruvar placerade paring oumlnskad (dock frostfri) nivaring i bankfyllningen i markytan under banken eller pauml viss nivaring i jordlagret Foumlr att minska de arbetstekniska olaumlgenheterna av de uppstickande pegclstaumlngerna vid bankutlaumlggningen kan - vid stenshyoch blockfri fyllning - markpeglurna utfoumlras med loumls pegclstaringng som foumlrs ned till fotplattan naumlr banken aumlr helt uppfylld Vid blackigt material aumlr pegelmetoden som saringdan mindre laumlmplig men vid anvaumlndning av loumlsa staumlnger dock moumljlig om haringltagning goumlrs med bergborrmaskin

Paring grund av ovan naumlmnda olaumlgenheter med pegelmctoden samt foumlr maumltshyning under tex fundament med stor utstraumlckning oljecisterner etc har baumlttre metoder och utrustningar utvecklats under senare aringr

Foumlr saumlttningsmaumltning i jorddammar har Statens Vattenfallsverk proumlvat tvaring system som bygger paring principen med ett teleskopiskt m1itroumlr och massiva stMringar respektive radioaktiva isotoper utplacerade paring olika nivaringer i fyllningen [33] Genom att vid olika tidpunkter lokalisera staringlringarnas respektive isotopernas laumlge (nivaring) med hjaumllp av i roumlret nedsaumlnkta maumltdon foumlr bestaumlmning av densitet eller vattenhalt hos jord respektive radioaktivishytet kan saumlttningen paring olika nivaringer i fyllningen maumltas (Staringlringarna registshyreras uv maumltdonet som en markant aumlndring av jordfylningens egenskaper) Noggrannheten hos dessa metoder anses vara ungefaumlr plusmn I cm Statens Vaumlgshyinstitut har proumlvat en metod att med hjaumllp av magnetiska maumltdon nedfoumlrda i uppborrade haringl lokalisera och foumllja vertikalroumlrelsen hos i vaumlgbanken inplashycerade metallkroppar tex metallnaumlt

En annan metod foumlr samtidig maumltning paring flera nivaringer i en bankfyllning eller i jorden har utvecklats vid SGI Haumlrvid anvaumlnds 1 aring 2 m laringnga spiralshyslangar som aumlr sammankopplade med kontakthylsor av maumlssing och foumlrs ned i ett nedsatt foderroumlr Nedersta slangen har en bottenpropp mot vilken en sondstaringng placeras som mothaumlll naumlr foderroumlret dras upp Vid tillraumlckligt

214


--------------- rrshyJ l~i~s-+ C~F=~--aa0 Tryckregufo-

Pegel till topp po

j pegelfast tmtten

Fost botten

Fig 393 Slangsaumlttningsmaumltare typ SGI I

loumls jord sluts balrummet kring slangen direkt vid roumlruppdragningen I annat fall maringste samverkan mellan slang och jord saumlkras genom successiv utfyllshyning av mellanrummet med sand i samband med roumlruppdragningen Jorshydens (kontakthylsornas) roumlrelser i vertikalled paring olika nivaringer foumlljs daumlrefter genom upprepade maumltningar med ett speciellt lod som vid kontakt med hylsorna elektriskt initierar en summerton Noggrannheten i bestaumlmning av hylsornas nivaringaumlndring uppskattas till plusmn2 mm Huruvida samma nogshygrannhet erharinglls betraumlffande jordlagrets saumlttning aumlr beroende av hur vaumll jord och slang samverkar i det aktuella fallet

Vid SGI har aumlven utvecklats en metod som moumljliggoumlr maumltning av saumlttshyningen i ett obegraumlnsat antal punkter liings en linje under t ex en vaumlgbank en oljecistern eller ett fundament jfr fig 393 och [32] Maumltnoggrannheten anges vara ca plusmn5 mm Foumlrdelarna med metoden aumlr framfoumlr allt att man kan goumlra upprepade maumltningar utan att inverka paring paringgaringende byggnadsarshybeten eller funktionen hos maumltobjektet Plastroumlren som luggs ut i foumlrvaumlg och pegelstaumlngerna kan laumlmnas kvar intakta foumlr eventuella laringngtidsobsershyvationer

Kontroll av sidoroumlrelser i jordlagrets ytskikt eller hos ytligt grundlagda fundament kan ske genom direkt teodolitinmaumltning av observationspunkter (dubbar maumlrken) Indikatorklocka kombinerad med fix och roumlrlig maumltshypunkt kan ocksaring anvaumlndas i maringnga fall Relativa roumlrelser tex vid uppshykomst av jordsprickor ovanfoumlr slaumlntkroumln kan kontrolleras genom noggrann avstaringndsmaumltning mellan observationspunkter

Kontroll av sidoroumlrelser nere i jordlagrcn kan utfoumlras med inklinometer tex den typ av lutningsmaumltare som utvecklats vid SGI [35] Utrustningen bestaringr av maumltroumlr maumltdon och indikeringsinstrument (kompensator) Maumltshyroumlret foumlrs ned i jorden eller appliceras paring den konstruktion (tex en spontshyvaumlgg) vars roumlrelse man vill foumllja Maumltdonet som saumlnks ner i roumlret aumlr saring konstruerat att man paring respektive maumltnivaring kan bestaumlmma roumlrets aktuella lutning och riktning vinkeln mot Jodlinjen respektive vinkeln mellan vertishykalplanet genom roumlret och en bestaumlmd utg1ngsriktning Genom maumltning paring olika nivaringer i roumlret erharinglls data foumlr beskrivning av roumlrets kroumlkningslinje vid maumlttillfaumlllet Absolutlaumlget bestaumlms antingen genom houmljdavvaumlgning och teodolitinmaumltning av roumlrtoppen vid varje maumlttillfaumllle eller - vid maumltning i jordlager - genom att roumlrets nederaumlnde fixeras vid installationstillfaumlllet genom drivning till fasta bottenjordlager Upprepade maumltningar ger besked om roumlrets (jordens) foumlrskjutning paring olika nivaringer - storlek riktning och hastighet - vilket har betydelse foumlr bedoumlmning av tex risken foumlr jordskred eller kollaps hos spontvaumlggar etc Engaringngsmaumltning i centrumroumlret paring beshytongparinglar aumlr numera ett vanligt inslag i paringlningskontrollen foumlr bestaumlmning av paringlarnas verkliga laumlge i jorden (lutning och riktning) och krokighet (jfr SBN 67 6483)

Luftslong tor

faumlslong fylld med vatten

middot===~Maumltropp GummiblOso

215

Avd 17 Geoteknik 1784 394 Provschaktning Foumlr bedoumlmning av jordmaterials bearbetbarhet och laumlmplighet foumlr visstaumlndamaringl aumlr graumlvning av provgropar med hjaumllp av schaktmaskiner det saumlkshyraste saumlttet eftersom man daumlrvid faringr en fullstilndig bild av jordlagerfoumlljdeneventuell skiktning sten- och blockhalt etc Vidare kan grundvattentillrinshyningen i gropen studeras och risken foumlr jordflytningsproblem i arbetsskedetsaumlkrare bedoumlmas Provschaktningar boumlr utfoumlras under ledning av erfaren pershyson och noggranna anteckningar boumlr foumlras under arbetets garingng betraumlffandealla observationer som kan vara av betydelse foumlr de naumlmnda fraringgorna Foumlrklassning i schaktbarhetsgrupper kan regelraumltta tidsstudier behoumlva utfoumlrasGropvaumlggen indelas efter okuliir bedoumlmning i olika jordartslager och provshytagning i schaktbottnen och gropvaumlggarna goumlrs paring saringdant saumltt att represenshytativa prover erharinglls Fotografering av gropens vaumlggar och de uppschaktadejord- och stenmassorna aumlr en vaumlrdefull dokumentation liksom noteringarangaringende eventuell utfoumlrd laumlnspumpning Om moumljligt boumlr gropen faring staringoumlppen naringgon tid foumlr studium av dels grundvattenfoumlrl1aringllandena dels evenshytuell jordflytning i slaumlnterna Under perioden goumlrs vaumlderleksnoteringar ocheventuellt goumlrs ny fotografering av sehaktgropens slaumlnter omedelbart innangropen aringterfylls I maringnga fall kan det vara laumlmpligt att sumtidigt saumltta nedobservationsroumlr foumlr uppfoumlljning av grundvattenytans aringrstidsvariationBetraumlffande provtagning foumlr undersoumlkning i speciellt haumlnseende haumlnvisastill respektive avsnitt i handboken

395 Vibrationsmaumltning I samband med spraumlngnings- paringlnings- och spontningsarbeten maringste oftakontroll av markskakningarna i omgivningen utfoumlras Foumlr dylika undersoumlkshyningar anvaumlnds vibrationsmaumltare oftast direktregistrerande vibrationsskrishyvare som maumlter baringde amplitud och frekvens hos vibrationerna i jorden

396 Korrosionsundersoumlkningar I geotekniska utredningar ingaringr ibland bedoumlmning av korrosionsrisken foumlrtex staringlparinglar eller staringlroumlrsledningar i jord De undersoumlkningar som utfoumlrstill ledning foumlr bedoumlmning av korrosionsrisken aumlr dels faumlltundersoumlkningar avtidigare beskrivet slag (kartlaumlggning av jordlagerfoumlljd grundvattenfoumlrharinglshylanden etc) dels laboratorieundersoumlkning av jordprover Haumlrvid bestaumlmsjordarten pH-vaumlrdet resistiviteten och elektrokemiska potentialen (eK)samt ibland aumlven klorid- och sulfathalten Ett saumlrskilt instrument foumlr faumlltshybestaumlmning av jordens rcsistivitet och potentialer samt i viss maringn desssalthalt den s k korrosionssonden beskrivs i [36] Korrosionsproblemetbehandlas i bl a [37J-f40J Den sistnaumlmnda Korrosionsinstitutets bulletinnr 59 raquoKorrosion i jordraquo behandlar de allmaumlnna geologiska kemiska ochelektrokemiska aspekterna paring problemet och den foumlljs upp med bulletin nr60 raquoKatodiskt skydd av konstruktioner i jordraquo Bulletin nr 59 inneharingller enomfattande foumlrteckning oumlver handboumlcker och artiklar angaringende korroshysionsfraringgor

4 Laboratorieundersoumlkningar

Upptagna jordprover analyseras paring laboratorium i den omfattning somkraumlvs foumlr den aktuella problemstaumlllningen Utoumlver jordartsklassificering (beshynaumlmning) som regelmaumlssigt goumlrs av alla prover utfoumlrs olika bestaumlmningarav de geotekniska egenskaperna beroende paring bl a jordartstyp och typ avprov dvs stoumlrt respektive ostoumlrt S kfulstaumlndig rutinundersoumlkning omfattarsaringlunda aumlven bestaumlmning av skrymdensitet (volymvikt) vattentalt och

216


Jinlekstal samt fallko11foumlrsoumlk (foumlr bestaumlmning av den odraumlnerade skjuvharingllshyfastheten) Saringdana undersoumlkningar utfoumlrs paring ostoumlrda prover av kohesionsshyjord och aumlr normalt noumldvaumlndiga foumlr bedoumlmning av bl a stabilitetsproblem Foumlreligger saumlttningsproblem i kohesionsjord maringste dessutom kompresshysionsfoumlrsoumlk utfoumlras paring naringgra ostoumlrda prover fraringn laumlmpligt valda nivaringer i jordlagret foumlr bestaumlmning av kompressionsegenskaperna kompressio11si11dex (e2) och ko11solideri11gskoefficienr (cvbulltal)

Bland oumlvriga relativt vanliga bestaumlmningar kan naumlmnas tryck- och skjuvfoumlrsoumlk (foumlr haringllfasthetsbestaumlmning) sikt11ingsa11alys (foumlr besWmning av kornfoumlrdelning) packningsfoumlrsoumlk bestaumlmning av kapillaumlr stighoumljd (foumlr tjaumllshyfarlighetsbedoumlmning) samt bestaumlmning av halt av organiskt material

Betraumlffande inneboumlrden av ovanstaringende uttryck samt jordarternas geoshytekniska egenskaper i oumlvrigt jaumlmte beskrivning av laboratoriemetoderna haumlnvisas till kap 171 samt [41]

5 Redovisning av undersoumlkningsresultat och geotekniska rekonunendationer

51 Allmaumlnt

En geoteknisk utredning sammanfattas och redovisas vanligen i ett s k geotekniskt utlaringtande Detta bestaringr av en textdel och en bilagedel

Textdclcn kan betraktas som huvudhandling i det geotekniska utlaringtandet Bilagcdelen bestaringr av redovisningsritningar tabeller och diagram oumlver reshysultaten fraringn faumllt- och laboratoricundersoumlkningen beraumlkningsbilagor samt eventuella arbetsritningar foumlr paringlning schaktning och spontning etc Textshydelen inneharingller bl a geoteknikerns utvaumlrdering av erharingllna undersoumlkningsshyresultat och hans bedoumlmning av foumlreliggande geotekniska problem samt rekommendationer till grundlaumlggningsaumltt och jordfoumlrstaumlrkningsaumltgaumlrder Eftersom det geotekniska utlaringtandet skall laumlsas och kunna tolkas entydigt av alla i projekterings- och byggprocessen inblandade parter aumlr det noumldvaumlnshydigt att nomenklatur och redovisningssaumltt aumlr samma oavsett vem som gjort utredningen Som tidigare naumlmnts har Svenska geotekniska foumlreningen (SGF) utarbetat vissa anvisningar i detta avseende Vidare har Statens vaumlgshyverk i sin verksamhctshandbok (Ao 110I kap 243034) gett anvisningar foumlr redovisning vid utredningar foumlr verkets raumlkning Kungl Byggnadsstyrelshyscns Bta-meddelanden 1961 2 och 3 samt Svensk Byggnorm SBN 67 (kap 23 122) inneharingller vissa foumlreskrifter betraumlffande sakinnehallct i ut~ laringtanden inom husbyggnadsfacket

Foumlrutom enhetlighet i uppritningssaumltt och nomenklatur boumlr man eftershystraumlva att uppstaumlllningen av textdeen systematiseras och ges en logisk uppshybyggnad saring att inga vaumlsentliga fraringgor blir bortgloumlmda Det geotekniska ut~ laumltandets utformning och omfattning maringste dock alltid bli beroende av uppshydragets och undersoumlkningsobjektets karaktaumlr I viss maringn inverkar dessutom aumlven saumlttet foumlr upphandlingen av utredningsuppdragen se [7]

52 Redovisningsritningar

Till grund foumlr den kvalificerade geotekniska bedoumlmningen av grundlaumlggshyningsfoumlrharingllandena i undersoumlkningsomraringdet laumlggs i foumlrsta hand resultaten fraringn de utfoumlrda undersoumlkningarna Dessa resultat sammanstaumllls och presenshyteras paring redovisningsritningar samt i tabeller och diagram

Planritningarna ska ge en oumlversiktlig information om topografin laumlge och typ av alla utfoumlrda undersoumlkningar utstraumlckningen i plan av det tillshytaumlnkta byggnadsobjektet samt oumlvriga detaljer av betydelse foumlr utredningen Ritningarna uppraumlttas laumlmpligast med grundkartan (i skala 1 1 000 eller 1 2 000) som underlag och foumlrutom borrharinglsbeteckningar etc infoumlrs komplet-

1785

Se saumlrtrycket Ritteknik

217


terande uppgifter betraumlffande befintliga och planerade huskroppars laumlge fundament foumlr broar vaumlglinjer och vaumlgomraringden befintliga och planerade roumlrledningar och kablar i jord houmlgspaumlnningsledningar oumlppna diken etc Markering (med faumlrg eller linjering) av berg- och moraumlnomraringden sankmark och liknande aumlr av stort vaumlrde och ger en direkt geoteknisk information till den som laumlser ritningen Foumlr systematisk planredovisning av jordarts- och jorddjupsfoumlrharingllanden paring plankartor i samband med geologisk-geoteknisk kartering haumlnvisas till de specialbeteckningar som aringterfinns paring SGFs blad nr 5 och 6

Allmaumlnt gaumlller att utsaumlttningslinjer foumlr faumlltundersoumlkningar ska vara fixeshyrade till Hige via koordinatuppgifter eller maringttuppgifter relativt bestaumlndiga terraumlngfoumlremaringl tex polygonpunkter tomtroumlr husgrunder kraftledningsshyfundament etc Dessa data maringste aumlven anges paring planritningarna saring att aringterutsaumlttning kan ske i byggstadiet eller vid en komplctteringsundersoumlkning Paring planritningar visade stakningslinjer foumlr vaumlgar vatten- och avloppsledshyningar tunnelstraumlckningar etc boumlr definieras genom haumlnvisning till aktuella foumlrslagsritningar (nr och datering) eller andra projektbeskrivningar

Sektionsritningar ska i foumlrsta hand visa markytans kontur (ttlla brytshypunkter) laumlngs undersoumlkningslinjerna samt resultaten av utfoumlrda faumlltundershysoumlkningar och huvudparten av laboratorieresultaten Dessutom boumlr vissa konstruktionsdata foumlr det planerade byggnadsobjektet anges tex avsedda nivaringer foumlr underkant kaumlllargolv grundplattor och paringlplintar profillinjer och tvaumlrsektioner foumlr vaumlgar vattengaringngar foumlr roumlrledningar och trummor planerade nivaringer foumlr uppfyllningar och avschaktningar etc

53 Geotekniskt utlaringtande (textdelen)

Textdelen till ett utlaringtande avseende detaljundersoumlkning kan principiellt spaltas upp i foumlljande innchiillsavsnitt

1 Uppdragets omfattning 2 Projektbeskrivning 3 Befintliga byggnadsverk mm 4 Utfoumlrda undersoumlkningar 5 Grundfoumlrharingllanden 6 Geotekniska problemstaumlllningar 7 Geotekniska rekommendationer 8 Arbetstekniska synpunkter 9 Kompletterande undersoumlkningar

10 Slutord (eventuell sammanfattning)

Tillaumlmpningen av ovanstaringende indelning maringste varieras och anpassas fraringn fall till fall beroende fraumlmst paring det aktuella projektets art Punkterna 6 och 7 kan tex ofta inte skiljas aringt utan maringste behandlas sammantagna Foumlrharingllanshydena blir naumlmligen olika om det tex gaumlller en bro eller ett enda hus respektive ett helt vaumlgfoumlretag inklusive broar och trafikplatser eller ett stort exploashyteringsomraringde Oumlversiktliga undersoumlkningar kraumlver likaledes saumlrskild rcdoshyvisningsform

I det sistnaumlmnda fallet kan det ibland vara tillraumlckligt att som kompleshyment till redovisningsritningar och oumlvriga bilagor laumlmna en rapport omfatshytande punkterna 1-5 enligt ovan jaumlmte allmaumlnna synpunkter paring undersoumlkshyningsomraringdets laumlmplighet foumlr avsett aumlndamaringl

I utlaringtanden foumlr stoumlrre projekt kan som regel endast punkterna 1-5 och 10 vara gemensamma varvid 2 och 5 goumlrs oumlversiktligt beskrivande De olika delarna av ett exploateringsomraringde eller ett vaumlg- eller VA-foumlretag boumlr saringlunda saumlrbehandlas (eventuellt i separata delutlaringtanden) med detaljerad tillaumlggsbeskrivning betraumlffande punkterna 2 och 5 och fullstaumlndig behandling av punkterna 6-9

218

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 1785 Foumlljande generella synpunkter betraumlffande sakinneharingllet kan laumlggas till

grund foumlr utformning av utlaringtanden oavsett objekt eller utredningsskede Inneharingll i och uppstaumlllning av utlaringtanden foumlr speciellt husbyggnadsobjekt behandlas utfoumlrligt i [42]

Uppdragets omfa1t11i11g

Foumlljande boumlr alltid anges aktuellt undersoumlkningsobjekt planerings- eller projekteringsskede utredningsmaringl (oumlversiktlig eller detaljerad undersoumlkshyning) samt huruvida uppdraget omfattar saringvaumll faumllt- laboratorie- och redoshyvisningsarbete som bearbetning av resultaten och avgivande av geotekniska rekommendationer

Projektbeskrivning

Projektbeskrivningen goumlrs saring utfoumlrlig att Hisaren av utlaringtandet faringr en klar uppfattning om huvuddragen i projektet I foumlrekommande fall anges gaumllshylande foumlrslagsritningar med uppgift om firma eller myndighet ritningsshynummer och datering (senaste reviderlngsdatum) Saknas foumlrslagsritningar eller andra handlingar som definierar projektet goumlrs beskrivningen mer detaljerad

Befintiiga byggnadsverk mm

Befintliga byggnader jaumlrnvaumlgar vaumlgar broar underjordiska roumlrledningar etc inom undersoumlkningsomraringdet eller belaumlgna saring naumlra att de kan paringverkas vid utfoumlrandet av det planerade projektet anges och beskrivs betraumlffande grundlaumlggningssaumltt och tillstaringnd (tex intraumlffade saumlttningar o d) Brunnar och vattentaumlkter redovisas

Utfoumlrda 111ulersoumlkni11gar

Tidsperiod(er) och namn paring ansvarig arbetsledare foumlr faumlltundersoumlkningen anges liksom tillaumlmpade metoder och typer av utrustning exempelvis elshyeller bensinmotordrivna vridaggregat vid viktsondering foumlrfarande vid hejarsondering (metod A eller B) kolvborr (Stl eller StII) vingborr med eller utan foderroumlr och skyddskaringpa utrustning foumlr grundvattenobservation etc Vidare anges utgaumlngsdata foumlr avvaumlgning (houmljdsystem och fixpunkter) samt baslinjer foumlr utsaumlttning och inmaumltning Tidigare undersoumlkningar i det aktuella omraringdet beskrivs och infogas laumlmpligen i redovisningen antingen som bilagor eller genom oumlverfoumlring helt eller delvis till de nya ritningarna Uppraumlttade redovisningshandlingar av olika slag (ritningar tabeller och diagram) anges - eventuellt i saumlrskild foumlrteckning efter foumlrsaumlttsbladet -med respektive nummerserier

Grundfoumlrlu1llanden

Beskrivningen boumlr inneharinglla dels en oumlversikt av omraringdets topografiska och geologiska karaktaumlr dels en detaljbeskrivning av jordlagerfoumlljden och i foumlreshykommande fall aumlven djup till berg samt grundvattenfoumlrharingllandena Speciellt betydelsefulla geotekniska foumlrharingllanden paringpekas tex oumlverkonsolidering hos lera artesiskt grundvatten eller daringligt berg

Geotekniska problemstiill11i11gar

Omraringdets laumlmplighet foumlr det avsedda projektet anges sammanfattningsvis Stabilitets~ och saumlttningsfoumlrharingllandena foumlr fundament uppfyllningar och schaktningar inom omraringdet behandlas detaljerat liksom draumlnerings- och laumlnsharingllningsfraringgor

Geotekniska rekommendationer

Foumlr i projektet ingaringende grundlaumlggningar foumlreslarings tckniskt~ekonomiskt laumlmpligaste metod samt anges eventuella tekniskt godtagbara alternativ

219

Avd 17 Geoteknik

Foumlrslagen specificeras betraumlffande bl a nivaring och tillaringtet grundtryck foumlr plattor och plintar typ av paringlning (stoumld- friktions- eller kohesionsparinglar) och ungefaumlrlig paringllaumlngd etc Behov av provslagning eller provtryckning av paringlar anges Speciella foumlrutsaumlttningar eller nackdelar vid foumlreslagna metoder paringpekas saumlrskilt om alternativ anges tex behov av undervattensarbete permanent spant eller erosionsskydd risk foumlr extremt korta eller ojaumlmna paringllaumlngdcr daringlig sidostabilitet foumlr paringlar eventuellt behov av injektering av berggrunder etc Kraumlvs kontrollaringtgaumlrder av speciellt slag unges saringvaumll foumlrshyfarande som konsekvenser och handlingsprogram i det fall kontrollen ger ogynnsamt resultat Foumlr vaumlg- och gatubankar och andra uppfyllningar anges paring samma saumltt laumlmpliga foumlrstaumlrkningsaringtgaumlrder med haumlnsyn till stabilitetsshyoch saumlttningsfoumlrharingllandena Naringgra normer foumlr raquotillaringtnagtgt eller raquoacceptabla) saumlttningar finns inte foumlr naumlrvarande vare sig foumlr husbyggnader eller koumlrshybanor Foumlrharingllandena boumlr daumlrfoumlr redovisas i detalj betraumlffande vaumlntade saumlttningars tidsfoumlrlopp och variation i plan eftersom behov och typ av aringtshygaumlrd ofta beror mer paring risken foumlr ojaumlmna saumlttningar aumln saumlttningarnas abshysolutbelopp

Foumlrutom de direkta rekommendationerna anges huruvida det taumlnkta proshyjektets genomfoumlrande kan medfoumlra naringgra oHlgenhetcr foumlr omgivningen (tex foumlrsaumlmrad totalstabilitet) eller skador paring befintliga byggnadsverk brunnar ledningar i jord etc genom exempelvis permanent saumlnkt grundvattennivaring eller roumlrelser i jordlagren

Arbetstelwiska synpunkter

Foumlr schaktningsarbeten i jord anges tex hur djupt man med viss slaumlntlutshyning kan schakta utan spant i kohesionsjord (utan eller med vatten till viss nivaring i gropen) laumlnsharingllningsmetoder risker foumlr och laumlmpliga aringtgaumlrder mot hydrauliskt grundbrott bottenuppluckring och slaumlnterosion eventuella restriktioner betraumlffande upplaumlggning uv schaktmassor eller byggnadsshymaterial invid schaktgropens slaumlntkroumln behov av saumlrskilt foumlrfarande och kontroll vid schaktningens bedrivande eventuell skaderisk vid tillfaumlllig grundvattensaumlnkning genom laumlnsharingllning etc Som komplement till redoshyvisningsritningurnu och jordlagerbeskrivningen boumlr jordens lagringstiithct och konstaterad eller indikerad blockfoumlrekomst anges

I den maringn bergart och bergkvalitet undersoumlkts anges foumlrhillunden som vaumlsentligt paringverkar spraumlngningsarbetet tex vittringsgrad samt sprickor slag och krosszoner

Foumlr paringlningsarbeten anges speciella foumlrharingllanden betraumlffande jordarter lagringstaumlthet och blockinneharingll som kan foumlrsvaringra neddrivningen av paringlarna till avsett djup Saumlrskilt boumlr paringpekas eventuell risk foumlr icke godtagshybara paringlstopp i fasta eller sten- och blockrika jordlager som underlagras av icke baumlrkraftig jord Foumlrekomst av slaumlntberg eller block paring stoppnivaringn anges till ledning foumlr bedoumlmning av behovet och typ av bergsko Eventuella skaderisker foumlr omgivande bebyggelse eller naumlrliggande befintliga fundament roumlrledningar etc paring grund av vibrationer eller jordundantraumlngning vid paringlshyslagningen framharinglls och laumlmpliga aringtgaumlrder anges tex inventering i foumlrvaumlg av befintliga sprickor i byggnader och kontrollmaumltning av vibrationerna vid arbetets igaringngsaumlttning (gaumlller aumlven foumlr spraumlngningsarbeten) kontrollmaumltning av roumlrelser i jorden samt vid behov upptagning av lerproppar

Behovet av detaljerade foumlreskrifter foumlr arbetsutfoumlrandet varierar fraringn full till fall men maringste alltid anses vara stort vid djupgrundlaumlggningar i staumlder och taumltorter daumlr flera detaljer utoumlver de ovan naumlmnda aumlven maringste behandlas och daumlr byggnadsnaumlmnderna kan ha saumlrskilda foumlreskrifter eller synpunkter som maringste beaktas

Kompletterande undersiikningar

Om naringgra fraringgor av vaumlsentlig betydelse foumlr utredningen som helhet eller det aktuella etappmaringlet kraumlver ytterligare undersoumlkningar anges detta Haumlrvid boumlr aringtskillnad goumlras mellan vad som erfordras foumlr slutligt staumlllningstagande

1785

220

Kap 178 Geotekniska utredningar och undersoumlkningar 1785 till grundlaumlggningsmetoder och objektutformning i oumlvrigt och saringdant som fraumlmst erfordras med haumlnsyn till byggskedets problem Det sistnaumlmnda kan i maringnga fall med foumlrdel vaumlnta tills fullstaumlndiga foumlrslagsritningur foumlreligger saring att undersoumlkningsprogrammet kan detaljanpassas foumlr det kommande byggnadsarbetet Kompletteringen maringste dock utfoumlras saring tidigt att resulshytaten kan bilaumlggas anbudsunderlaget vid entreprenadarbete

Slutord Utlaringtandetexten kan i vissa fall behoumlva avslutas med en sammanfattning av foumlr- och nackdelar med diskuterade alternativa foumlrslag och i foumlrekomshymande fall anvisning om laumlmpligare planlaumlge eller aumlndrad utformning av objektet Vidare kan synpunkter och haumlnvisningar av speciellt slag intas under denna rubrik

Litteratur

[IJ Kungl byggnadsstyrcsens Bta-mcddclandeu 196 I I Anvisningar angJende ytavviig11i11g av tomter och bygg11odwmrtlde11 foumlr byggshynader som mjoumlres genom byggnadsstyresens JJrsorg 19612 A11vis11i11gar a11giende preliminaringr gmndwulersoumllming foumlr byggnader som utfoumlres genom bygg11adsstyrelse11s foumlrsorg 19613 A11oisni11gar anglende gru11d11ndersoumlknillg foumlr byggnader som utJUres genom byggnalsstyrdsens JUrsorg

[2] Geotekniska 1111dcrsUk11ingar foumlr broar Statens viigvcrk Auvisning 269 TV 107 Stockholm 1969

[3] SVRs plananvisningskommittC Reko1111mbullnaumlatio11cr foumlr tekniska och ekonomiska utredningar vid uppraumlttande av planjoumlrslaf Del 1 Grwulj(Jruilla11de11 Byggforskshyningen Rapport R50 1970 Stockholm 1971

4] Flodin N Anvfs11i11gar foumlr Geotekniska i11stft11tet~ Jiilt1111dersoumlk11i11gar Del J U11-dcrsoumlk11ingarnas pla11tigg11i11g och omfaltnillg Su11dcri11gsmetoder Vingborrning Provtagning UppgUrande av borrningsrimingar Stotens gcotekniskn institut Medshydelande nr 4 (2a uppi) Stockholm 1961 (Utgaringngen Under omarbetning foumlr utshygivning som Meddelande nr 8)

[5) Kihlblom U Flygbidstolk11ing foumlr jordartsbcstt111111i11g Stockholm 1970 [6] Staten5 geotekniska institut Flygbildstolk11i11g som ijaumlpmcde ofri oumlvelsiktliga

gnmdwulersJk11ingar 1 Flygbidstolk11ing foumlr jordartsblsaumlmning vid samltiillsshypa11eri11g 1-2 (Kihlblom U Vibcrg L och Heincr A) 2 hhgtntifirrillg av berg och bedoumlmning a11 jorrdjup med hjaumllp av flygbilder (Kihlblom U) Silrtryck och prcl rapporter nr 30 Stockholm 1970

[7] Upphandling uv geoteknisko 11tred11i11gur A1111is11ingar och ko111111c11tarer Svenska geotekniska foumlreningen Stockholm 1971

[SJ Standard pisum mmplint A repor by the Swlflish commile 011 pistan m111pli11g Swedish gcotcchnica instilute Procecdings nr 19 Stockholm 1961

[9] Kallsteuius T Studils 011 clay samples taken wilh sta11dun pis011 sampler Swcdbull ish gcotechnical institute Proceedings nr 2J Stockholm 1963

[OJ Kallstenius T och Hallen A Anvisningar foumlr Geotekniska illsti111tcts Jiilw11d(bullrshysoumlk11i11gar Del 2 Provtagning med Standardkolvborr St l Statens geotekniska institut Meddelande nr 6 Stockholm 1963

[11] Kjcllman W Kallstcnius T och Wagcr O Soil sampler witll meta joils Deibullice for taking 1mdiswrbed sampcs oj very grear le11g1i Swcdish gcotechnical instishytute Proccedings nr 1 Stockholm 1950

[12] Cading L och Odcnstad S The vane borer An apparatus for de1cr111i11i11g the shear srrength oj clay soils directly ifl the ground Swcdish gcotechnical institute Proceedshyings nr 2 Stockholm 1950

[13] MCnard L Calcu des tassemems Centrc dCtudes gCOtcchniqucs Paris 1967 [14] MCnard L Regenfiir die A11well((1111g der Pressiometerteclmik 1111d die A11swert1111g

der Resulrare Jiir Grii11d1111gsberecl1111111ge11 Anweisungcn dcs Ccntrc dCtudcs gtoshytechniques Paris 1967

[15] Milllcr H Baugrund1111ters11c11111g mit dem Pressiometerverfahren nach Minard Dic Bautcchnik 91970 s 289-295 Berlin

[16] Dahlberg R Pressiometern Rcscrapport fraringn ett stultliebe~oumlk vid Tcchniqucs Louis MCnard i Paris BFR maj 1970

[17] Seismikdag 1969 Symposi11m 011ord1wt av S1bullemkugeotek11iskafiire11inge11 len 22 april 1969 Statens geotek~ka institut Saumlrtryck och prel rapporter nr 33 Stockshyholm 1970

221

Avd 17 Geoteknik 1785 [18] Hasselstroumlm B Water prospecli11g and rock i11vestiga1io11 by tie scismic maumlhod

Geoexploration v 7 1969 Trondheim [191 Hcnke K F MUiler H och Buchholz R Einsatz du Refraktio11sstismik in der

Bode11erku11d1mg beim Strasse11ba11 Strassenbau und Strasscnverkehrstechnik Heft 87 Bonn 1969

[201 Thurner H Rapport om utredning betraumlffande seismiska 1111dersoumlk11ingar mmiddotd vaumlgbull prajekteri11g Statens vaumlgverks pub TV 113 Stockholm 1971

[21] Tullstroumlm H Geoelektrisk i111dersUk11itgav Bru11lcebergsiise11 vid A11t1ma i Sollentuna kommun Geologiska foumlreningens foumlrhandlingar Nr 493 band 80 Stockholm 1958

[22] Sorgenfrei T Geoelektriske mulersogelser i Dmunark og Skiim J(JJ3 Danmarks geologiske undersogelse Serie III nr 32 Koumlpenhamn 1955

[231 Bhattacharya P K och Patra H P Direct current geoelectric souming Amsterdam 1968

[24] Kunetz G Principles of direct c11rre111 resistivity prospccti11g Gebriider Borntrreger Bcrlin-Nikolassce 1966

[25) Knllstenius T och Vallgrcn A Pore water pressure meawrement in field itwestigashytions Swcdish geotechnical institute Proceedings nr 13 Stockholm 1956

l26] Lundstroumlm R och Stenberg R Jonl-brrgborrning och bergindikering Teknisk tidskrfft 93 6 Stockholm 1963

[27] Odcmark N U11dersoumlkni11g av elasticitrtslgellskaprrna hos olika jordarllbullr samt teori foumlr baaumlkning av bdiiggningar enligt elasicitetstrori11 Statens viiginstituts meddelande nr 77 Stockholm 1949

[28] Kummcncje 0 F11T1da11wllfering av oljetank i Dra111111e11 Norges geotckniskc institutt Publikasjon nr 12 Oslo 1956

[29] Bjerrum L Reasjo11 mel0111 maringte og berrgnede setninger av byggverk pll llire og sand NGF-foredraget Oslo 1965

[30] Janbu N Bjcrrum L och Kjrernsli B Veiledning ibullld osni11g atbull j1111da11w11teri11gsshyoppgaver Norges geotekniske institut Publikasjon nr 16 Oslo 1956

[31] Bjerrum L och Eggestnd Aring lnterpretatio11 oj oadi11g lfSt 011 smul Contribushytions to thc European conforcncc on soi mcclrnnics and foundation engineering Wiesbadcn 1963

[32] IVAs paringlkommission Foumlrslag till auvimingar foumlr provpiining oeh enkel proibelast-11ing Saumlrtryck och preliminaumlra rapporter nr 11 andra upplagan Stockholm 1970

[33] Bernel L Discussio11 8 International congrcss on arge dams Edinburgh 1964 Vol 5 s 506-509

[34] Bcrgdahl U Ny metodUr 111iit11ing av saumlttni11gar hos ba11kfyll11mlr paring kompressibla jordager Vaumlg- och vattenbyggaren nr 3 1966 s 102-104 Stockholm

[35] Kallstenius T och Bcrgau W 11 situdetermi1111lio11 oj horizontal grourul 111ove1mbull11ts Contributions to the firth internntional confercnce on soil mcchanics and foundnshytion engineering Parl~ 1961 Statens geotekniska institut Saumlrtryck och prcl rnpshyporter nr 3 Stockholm 1961

[361 Soumldcrbom R Salt in Swbulldtsh clays and its i111porta11ce for quick clay formation Remlts from some Jield and laboratory stlldlbulls Swedish geotcchnical institute Proceedings nr 22 Stockholm I 969

[37] Rosenqvist I Th Korrosjon av stilpder Norges geotekniskc institutts publikasjon nr 8 Oslo 1955

[38] Bergfelt A Undersoumlkning av korrosionslisker I lera Statens naumlmnd foumlr byggnadsshyforsknings handlingar nr 28 Stockholm 1957

(39] Jerbo A solcrmatrrial inom f rosskyddrtck11ike11 - geokemiska synpunkter Statens jaumlrnvaumlgars centralfoumlrvaltning GcotcJnisJa kontoret Mcddcla11dc nr 23 Stockholm 1970

40] Laurcnt G Korrosion i jord Korrosionsinstitutcts bulletin nr 59 Stockholm 1970 [41] Svenska geotekniska foumlreningen SGF Foumlrslag till geotekniska laboratoriemwis-

11i11gar del 1-ll Del 5 Packningsegenskaper utgiven 1971 som Byggforskningcns informationsblad B2 1971 (Oumlvriga delar beraumlknas utkomma under 1972-73)

[42] Hansbo S Utformning av det geotekniska mliitmulet Vaumlg- och vattenbyggaren nr 3 1970 Stockholm

222

Raumlttelser och kompletteringar till 176 321 sid 167

Formeln foumlr tjaumlldjupet i m

S=S0 -Sv= VFMc-tGMc2 (3)

aumlr inte matematiskt korrekt men har anvaumlnts alltsedan den lanserades i denna form av Beskow i den tidigare upplagan av BYGG Den korrekta forshymeln har foumlljande utseende

S= S0 -Sv= JfMcltF-kGtSv) (3 a)

daumlr k aumlr en konstant

Formeln har foumlrmodligen foumlrenklats enligt (3) av Beskow daring (3a) medfoumlr vaumlsentligt mer raumlknearbete Empiriskt har dock formeln (3) visat sig vaumll fylla sin uppgift

Sedan det upptaumlckts att formeln inte aumlr teoretiskt korrekt har dock konshytrollberaumlkningar av differenserna mellan den praktiskt anviindbara och den teoretiskt riktiga formeln gjorts (civilingenjoumlr Claes-Goumlran Stadier) Beraumlkshyningarna har utfoumlrts foumlr fyra klimatomraringden (se tabell 321 a) och en moraumln med Aring=209 WmdegC

Tabell 321 a Data foumlr i beraumlkningen ingaringende klimatomraringden

F G Klimatomraringde middotc degCm

36middot10X 36middot103 x Soumldra Sverige 12000 4 1440 Mellansverige 25000 25 2880 Norrland 40000 1S 3600 Extrem 100000 05 7200

Beraumlknat tjaumlldjup framgaringr av tabell 321 b

Tabell 321 b Beraumlknat tjaumlldjup i m

Omraringde Enligt formel (3)

Enligt korrigerad formel (Ja)

Differens m

Soumldra Sverige Mellansverigc Norrland Extrem

102 173 303 590

085 J67 316 602

+017 +006 -013 -012

20 36 41 20

Av tabellen framgaringr att differenserna aumlr smaring Metoderna foumlrefaller framfoumlr allt skilja sig vid laringga vaumlrden paring koumlldmaumlngden kombinerat med houmlg temperashyturgradient I soumldra Sverige aumlr valet av klimatdata och temperaturgradient av stor betydelse En aumlndring av dessa storheter ger stort utslag och aumlr mer avgC~ runde aumln det teoretiska felet i formeln

Ingenting tyder alltsaring paring att man aumlven i fortsaumlttningen inte skall kunna anshyvaumlnda den sedan maringnga aumlr inarbetade beraumlkningsmetoden daring den aumlven emshypiriskt visat sig haumllla maringttet

Sedan Bygg huvuddel 1B garingtt i tryck har en annan bcraumlkningsmetod men som bygger paring samma teoretiska underlag lancerats av Sv Skaven-Haug1

Metoden aumlr aumlnnu endast i ringa omfattning empiriskt utprovad i Sverige men torde alternativt kunna anvaumlndas

1 Skaven-Haug Sv Dime11sjoneri11g au Jrostf11ndamelller Fryseuarme og jorduarmeFrost i jord 1971 3 Oslo

223


MEDDELANDEN

Nr Kortfattat kompendium i geoteknik 1946 J946 utgaringnget

2 Redogoumlrelse foumlr Statens geotekniska instituts verk-samhet under aringren 1944-1948 1949 2-

3 raquoBra borrat - baumlttre byggtraquo Meddelande utgivet till institutets deltagande i utstaumlllningen raquoBygg baumlttreraquo Nordisk Byggnadsdag V 1950

4 Anvisningar foumlr Geotekniska institutets faumlltunder-soumlkningar Del J Undersoumlkningarnas planlaumlggning och omfattning Sonderingsmetoder Vingborrning Provtagning Uppgoumlrande av borrningsritningar (2 uppi) Nils Flodin 1961 JO-

5 Kompendium i geoteknik 1959 1959 utgaringnget

6 Anvisningar foumlr Geotekniska institutets faumlltunder-soumlkningar Del 2 Provtagning med standardkolv-borr St I T Kastenius och A Hallen 1963 10-

7 Elementaumlr laumlrobok i geoteknik Goumlte Lindskog m fl 1965 1)

8 Under foumlrberedande

9 F]ygbildstolkning foumlr jordartsbestaumlmning Ulf Kihl-blom 1970 2)

JO Kompendium i geoteknik 1972 1972 3)

J) 3e upplagan 1972 Distribution AB Laumlromedelsfoumlrlagen

2) Distribution Utbildningsfoumlrlaget

3) Distribution AB Byggmaumlstarens Foumlrlag

Saumlrtryck ur Handboken BYGG Allmaumlnna grunder IB 1972

Copyright AB Byggmaumlstarens Foumlrlag Stockholm

Tryck Almqvist amp Wiksell Uppsala

Foumlrord
















3








Haumlnvisningar





5

Inneharingll

Foumlrord 3



I Beteckningar 9











I Allmaumlnt 73






1 Inledning 97


3 Saumlkerhet 100



6 Slaumlnter 112

7 Spontschakter 120


l Allmaumlnt 127


3 Vilojordtryck 130






J Definitioner 159




Kap 177 Erosion 177



3 Vinderosion 179



soumlkningar 183

1 Allmaumlnt 183






7

17 AVDELNING





Litteratur

llauml11vis11i11gar




C

9






u

w a w

Wp

WL

llp

s



JO











torrdensitet tm3



kompaktdensitet tm3













21 Allmaumlnt





50-SOOAring

==+ 9SAring C



0-~0-~-I2SY-0


jaumlrnatom

Tetraederenhet



f Oktoedeclogec

Tetraedertager

Strukturenhet



Strukturenhet


Strukturenhet


I I


9SAring C





22 Struktur




Oktoederloger

Tetroederloger

strukturenhet


Strukturenhet


Flockstruklur

=== == == ~ = ~ ==

Di s-persstrudur


12

--





23 Grundbegrepp

231 Allmaumlnt



Volym Massa

Vg Wg Gasfas v


v w-232 Densitet



5



1712

Fig 22b


Luft (gosfas)


y- WV

13





~ 1 -13 14-20 19-23 22-24

~o 0 -03 04-10 09-13 12-14

13-19 1S-21 20-23


Y = (ym-Yw)


Yd= WsfV



3) och volym (Vs)

Ys = WsfVs








233 Vattenhalt (w)


IV= 100(WwfWs) ()



14



n= IOO(VvV) ()


n~ (1 - Y(wioo+1J 100 ()


wIl = ~---~- ()

w100+ywY3


235 Portal (e)


e = VvfVs


yi(w 100+ 1)e~~~----1y


e = 1vy3 100y10




10)

och porvolymen (Vt)

Sr = I00(VwfVv) ()







15

0

Avd 17 Geoteknik









RD = YdYdmax






1712

16




Kompokt-volym

Vattenholt w



I= w1 -w2

f Jog(N IN)



SkOumlL Jord prov

Basplatta



vctt(ohal tw

60

w I--------- deg

20

o+--------+--~ 0 10 25 100

Antal steg N


17





eller ur sambandet

wp= Mw+N



hmm 0 2 4 6 7 8 9

7 121 120 119 118 117 116 115 114 114 113 M -35 -34 -32 -30 -29 -27 -26 -25 -23 -22 N

8 112 111 111 JJO 1JO 109 109 107 107 106 M -21 -19 -18 -17 -J6 -14 -13 -12 -11 -10 N

9 105 105 l04 104 103 103 102 101 101 l00 M -09 -08 -07 -06 -05 -04 -03 -03 -02 -01 N


ll 096 095 095 094 094 094 093 093 093 092 M +07 +08 +09 +09 +10 +11 +11 + 12 +I3 +13 N

12 092 092 091 091 091 090 090 090 089 089 M + 14 +14 +15 +15 +16 -f-17 +l7 +18 +18 +19 N

13 089 088 088 088 088 087 087 087 087 086 M +19 +20 +20 +21 +21 +22 +22 +22 +23 +23 N

14 086 086 086 085 085 085 085 084 084 084 M +24 +24 +25 +25 +25 +26 +26 +27 +27 +27 N






I 8


Stift

Jord prov

- Kvclltsilver




lp= wL-wP


257 Flytindex (IL)


h=(W-lp)p








50

50 100 lerholt


19

Avd 17 Geoteknik







261 Allmaumlnt



262 Siktanalys





1712

Jfr kap 232

20




v = (y1 -y2)gd218rJ








27 Partikelform



31 Allmaumlnt



321 Allmaumlnt


21

Avd 17 Geoteknik









20-6 mm 6-2mm




002-0006 mm 0006-0002 mm







171 3

22











323 Humusjordarter



Tabell 323a



171 3

23

Avd 17 Geoteknik




Dyiga jordarer





41 Permeabilitet

411 Definitioner


v=ki=kbhbl




infoumlrts enligt

K= kmicroy


1714

24




kP = - 10log k








10 Grus



10



-bull 10

lloroumlkning

10-bull ur iidoshy


_

-0

10

1714


25



k = 100 df (cms)0






k = QhAtL




h


-~~~~--- Avtappsror





26




Komprcssomcter







11--JI--- ho


Klamring

Vottenstrom-nng

Oumldomctcr




42 Kapillaritet



1714


27






H6jd

Ro Kurvo A


Vatten








28




15-5 m 4-10 m

25-8 m 6-l2m

Lera gt8m gt10 m


hc = 060d (cm)





Stighoumljd cm

150



50

o~--~---~--~ 0002 002 02


Port1kldiom~for mm


51 Allmaumlnt



29










Jfr kap 172 och 173



K0 CT1 K-cr


~ =m- Ar1


6Ue CIJ1


30




Tabell 51

AJ (vid brott)








31






~ l(r


rr cr cr cr~ 0


t o tt1 t oo

AV O ~gtO ~Q V V V

(c) (cl)(o) (bl

Lasten a0



U- IOO(OumlfOumloo)



32


Tv =cvth2







171 5

Se kap 173

Jfr kap 322

Se kap 173



(flytondc) ring




---



(UOfrac34) E0 k---t-----------t 66

Tid t [log skola)

AE(U10(1o)

b

115b


Portal e

+---------------+ Uc 0) 0 Jsc--------------+middotlle0


~-t-------t--1-----Vf

115b



Portal e

0 0

~o




Cv = 0197h2t~0

eller

Cv = 0848h2t00




34
















35





Portal cy Portot cy


--1ltorr9erod kurvo











Effoktivspann119 er


36






Cc = 0009 (wL - 10)



542 Mellanjordarter


cm2s






37







-r1 = c0 +a tan cf0 (I)










Jfr 172 11

()

Jungfrukurva

cr cr

i (bl


38








(I)



(2)




(3)

39


(4)





-c1 = c+(a1 -u0-ui) tan ej (5)











Laringngtidsanalys

J-analys (lttd)




40



641 Allmaumlnt






xbull xbull




xbull X


xtaxi



N





N

_



41













42



L(


9 o Toal~poumlnnlng




J~ J Oo






43











44


---Lock

rr----Votlon



Totnng Kron

~----- Bottcnpotta







45










46

----




forsoumlk





Cl t 45deg

EffektivshyJlOnning






A-A(l-ilVV)(1-lhh)


47












p

t--l~zj---Stomp~t

2D -t---Provkropp


Totolsponning



48


r1u = Cu = frac12qu


645 Konfoumlrsoumlk




60 10 60 60 30 100 30 400





TJu = 10H3(40 +0055H3) (Hultin)


Tu = 10H3(36+0064H3)











100 gr 30deg

2 3

956 680

920 658

886 636

854 614

824 59 2

798 570

772 548

748 528

724 510

702 494

4 478 462 446 432 419 406 394 384 374 364

5 6 7 8

355 279 219 171

346 273 213 167

338 267 207 163

330 261 202 159

322 255 197 155

314 249 192 152

307 243 187 149

300 237 183 146

293 231 179 143

286 225 175 140

9 137 134 131 128 125 122 119 116 113 110

10 11 12

108 880 744

l06 862 731

104 848 718

102 835 706

100 822 694

980 809 682

960 796 670

940 783 660

920 770 650

900 757 640

13 630 620 610 600 590 580 570 560 550 540 14 530 520 510 505 500 495 490 485 480 475

15 16 17 18 19

470 420 370 320 280

465 415 365 315 273

460 4IO 360 310 276

455 405 355 305 274

450 400 350 300 272

445 395 345 296 270

440 390 340 292 268

435 385 335 288 266

430 380 330 285 264

425 375 325 282 262

60 gr 60

4 5 6

890 595 452

840 576 441

795 558 430

765 542 419

735 526 408

710 512 397

685 498 386

660 486 375

637 474 364

616 463 354

7 8 9

344 260 210

334 254 206

324 248 202

315 244 198

306 238 194

298 233 190

290 227 186

282 222 182

274 218 178

268 214 174

10 11 12 13 14

170 140 119 100 0850

167 137 117 0985 0835

164 135 115 0970 0820

l61 133 113 0955 0805

l58 131 111 0940 0790

155 l29 109 0925 0775

152 127 107 0910 0760

149 l25 l05 0895 0745

146 123 103 0880 0730

143 121 101 0865 0715

15 16 17 18

0700 0600 0500 0450

0690 0590 0495 0445

0680 0580 0490 0440

0670 0570 0485 0435

0660 0560 0480 0430

0650 0550 0475 0425

0640 0540 0470 0420

0630 0530 0465 0415

0620 0520 0460 0410

0610 0510 0455 0405

19 0400 0397 0394 0391 0388 0385 0382 0379 0376 0373

10 gr 60deg

5 6 7

l10 0780 0583

106 0755 0568

102 0730 0553

0983 0710 0538

0948 0690 0523

0915 0670 0509

0884 0650 0495

0855 0630 0482

0830 0613 0470

0805 0598 0459

8 9

0449 0360

0439 0352

0429 0345

0420 0338

04ll 0331

0402 0324

0393 0317

0384 0310

0376 0303

0368 0296

10 0290 0285 0280 0275 0270 0265 0260 0255 0250 0246 11 12 13 14

0242 0203 0173 0143

0238 0200 0170 0140

0234 0197 0167 0137

0230 0194 0164 0134

0226 0191 0161 0132

0222 0188 0158 0130

0218 0185 0155 0128

0214 0182 0152 0126

0210 0179 0149 0124

0206 0176 0146 0122

15 16 17

0120 0102 0087

0118 0101 0086

0116 0099 0084

0114 0098 0083

0112 0096 0081

0110 0095 0080

0108 0093 0078

0107 0092 0077

Ol05 0090 0076

0104 0089 0075

18 0074 0073 0072 0071 0070 0069 0068 0068 0067 0067 19 0066 0066 0065 0065 0064 0064 0063 0063 0062 0062

50

20


646 Vingborr




-ifu = 6Mmni17rrDa



St = -iJuf(-rfu)r



647 Andra metoder




51



7fu = (110)afak






1111 = (1l5)a5JCt1



65 Sensitivitet







52






- h~llf~~h~middot-


I

Defarmatian6l

+








171 6


53




tan rp = C1e (1)













54







-rrufa~ = 045w F


-rrufa~ Flti 030


Tfula~= 011 +00037p








Finlekstal (wF)

80-100 J00-120 120-150 150-180

gt180


171 6


09 08 07 06 05


Benaumlmning



lt10 10-25 25-50 50-IO0 gt100

55














Litteratur






56










































57




Litteratur

Hauml11vis11i11gar










Fig Ila

172 1

59






varav










0-1 gyz 0 ifZ1

gyh 0 gyhl




c1orkyta

~gt ~7i-cfttii8 ~-~~ =-~~~j


grundvothgtr1ytan

Fig Il b

Jfr 171 42


Fig Il c

Jfr 171 62

~

t4 -f~- 2------J-

Fig lid

0

r

Ym

Fig tl c

60





respektive














A B






Fig 12a

~ o+o~~~ ~ Fig 13

61



21 Allmaumlnt





a = 3P cos5 a2rr=t






aR = 2P cos arR

Hilrav erharinglls

a = 2P cos1 a(rr=






[ p

r

R

z ~

bull _Or

t z Fig 221

p

Rc X

~

-bullx t Ca

z Fig 222a

p

I IRI I

I I

R __

I I

-

z Fig 222b

Z_I X

z micro -a +a

bullltx

z Fig 222c

62







a - (2qnb)[ax+ (b- x)]

T xz ~(2qznb)(a - J



az= q(l-cosio)

ar= a 0 = (q2)[(1 + 2v)- 2(1 +v) cos o - cos3 o]







1722

Fig 223a

laquo

t laquo

Fis 223c

Jfr kap 173

63




Fig 223dlU


64








ax= (2Pbht) sin3 IX



ar= (P2na) sin IX

1722



Fis 224a

Jfr kap 173

Fig 224b





20 I

19 Punktlo~t

18 --

1 7

1 6 Vbull 3-I 715

v~os 14

linjela~t 13 L ~ z

12 ]fl 11 -100 Fig 225a

4 5 6 Dz



_ Phf

1o~-~--~-~-~--7


lo-

Stelt under log

a



z Fig 225 b

P linjeost)

e1


011--t---+--+-R~ccI

b 02 OA 06 08 0

66





lt1 = (11P2nz2) cos71 +2 o







0 02 04 06 )iuirui+g0 V z

J~6I

0625

1 A I s T

AE1E2~201 E2E3 22 B E1E22

E2E3s2 C E1bullE2E3

3

zo

loststrimlo


-i cr9

0____o~s----___10 o0

b(l~oo)JL_L__L____a

G)n~3 (Boussiriesq)

(Z)n4(Frohlich)

Fig 227a

zb (l~oo)3~=~-~---shy

Fig 227b

Fig 227c

67

Avd 17 Geoteknik


he = 11hV E1E~




a ~ (2P nb) [IVI - (2xb))



a~(P2a) [tVJ-(a)I






1722


b

(1)



0

D 1m

F 10

Fullporobel

b

C

d




68





Baumlddmodulen k8











qb ~ ab ~a(b+2z2)

varavai= q(l+zb)


a~ q(l+zb)


a - q(l +z[) (l + zb)


b


C1rkukir last

aJadeg 02 04 06 08 10

21 v

( I-lt Bou5si11esg)

3

h 1

aS


69

Avd 17 Geoteknik


31 Allmaumlnt




OaxfOx +OrxiOz = o

8azf8z+Orzxf0x =gy












1723

70


AktM tillstaringnd

Fig 32b Fig 32c






















p bull D

(Dp+~ds+2plon6~ds

p+~dr-2ptonltP~dr


C

71

173 1




Litteratur


1 Allmaumlnt







73














74












211 Tryckmodulen K





1732

Se kap 172

75





e ~ JP dp v Po K



om a90 och


oma=O


ev =bpK






E ~ 3G(I +G3KJ och

v ~ (1- 2G3KJ(2 +2G3K)


E=3G och 11=05


ex= (1 E)[u -v(u +u)]

e =(IE)[u -v(u +u)]11

e ~ (1 E)[a -v(a~ + a~)]



Jfr 15133

76




v ~(I-sin 1)(2- sin 1)




eller alternativt





M ~E(I -1)(1 +v)(l -2v) ~ 3K(l -v)(I +)

eller uttryckt i p



M = ma(aa)1-P






Jfr 17152

Se 171 322

77



0o SOO 100 1500 2000 tOObullHf-------c----7






0 oo----r----r-~ gt





Ja

c~ = (daM)bull o



ez = (1m) In (aa~) om3=0






1 --

iI I I i I Ilt I I

I I I 1 1 I I 11 111



I

i I _ 1 1 l+[it 1 11 F=I l - J1 I I I I I


IL I



78


rt 27oj I II I LI I

I I I I I

I I I I I-4tI I I

I

I 1 1 i I I -- ~-Ll ~-I





4)U =fI I I I L



0 I I I I I l i 11


ex=ey=O















T

Fis 214t




79

Avd 17 Geoteknik












1732

Se kap 171

80






31 Allmaumlnt











Avd 17 Geoteknik






sm = m1Iq(l-v)Elb

eller

Sm = 111zSo


1b 15 2 3 5 10 100

m 115 130 151 183 224 370

m 085 085 085 087 089 092


042d

if---------11 ---t- middot 037b






s ~ (Qd)(l-v)E


s ~ 0815(Qb)(l-v)E

1733

Jfr 172224

Se 172223

82







s = (qbE)(C1 f 1 +CJ2) C1 = l-12 C2 = 1-v-2v2


fJ0

0 ~ -b-11 ~ ~



1~J~n i-+ 5bull1 LI~ ~ i41q_7 b I


9 imiddot= 2

d b10 I I i I I 00 01 02 03 04 05 06 07 08 01 02 os 1 10 20 50 100 1000



s~fqbE







0 01 02 05 25120)10 1cm

db

83

Avd 17 Geoteknik












Kompression



J~O OfvgtOc _




Uz= q(d0 -z)d0



1733

Jfr 172227


84


b



T 0 d 0 2=(qrt)d0 2 = qb

varav

d0 = frac12brt


till




s - - --dz=qd0 2MM o d0









) 112 153 178 214 265 11 12 14 14 15




s(cm) ~ (13q Ep)( b60)+ (q9 Ep) ba

85



= f00 00


100 00











s = stf(bb1)




llq1 =cY1s


s b ~ (sI b)V(ybY b)[4(qq) - 3][4(q1 q) - 3]



i b

l ~Q-1----g- 2 I

o

z z



Rbullt linje

LastP



86



41 Allmaumlnt









z+dz t-

z-t-v+2Ydz)a


87

- -







I I I -~ --[ Foll (d)_lJ2d I - ~-

~ _J -- Foll(o)-b) -

~gt0 I t2gtt1 ~- ~


I- - -

ol (c)-

--i-

It - --













88


~

e 0














89

--

-- -



=-e 20 -~ -

CI deg -I -

F ~ 60 -- - I

] 80 - ~ - -0




OeOt = OvOZ eller










0110t = cv(02u0z2 ) +c1i(02uOx2 +02uOy2)




90

--


~ (DBc)[ln (Dd)- 34] In [l(1- U)J




0= 011+0v-0h0v



q

Tid t


M)u

C --_f1

-- ---S==frac34 100------------------






91

Avd 17 Geoteknik





= 1Xs In (ttp)e3

daumlr a3






50 100 500 100) 5000dygn

qo5

010

015

11


-

middotr--- 120

5

0

Totalsaumlttning

D3 5 I

1Vdgbonk av grus

o0I- ~ oi~~~-~_Y_

o_ I m J I I Ioo

56 os

1734


[7]

92















L

I




93

Avd 17 Geoteknik



bull

233 lltNm

r Is r r 33 3

I I

I

I Is I7

1 33 3

I Is Ii

Is

r

333 Is

Is I

I

r O

I Is r

~r r

I1 13

I I2 r

~-

J 763m I 763m 763m J








1735

11 =5o10~ m 12 =15010-3 m1


Fig 53

94














gtr-rl


95












96

174 I



Litteratur

Haumlnvisningar


1 Inledning

11 Beteckningar




























Jfr 17151

Jfr 17163

98








P-analys









Se 171 63



Jfr 32654

99





3 Saumlkerhet












_Fr-1 Deformoion c




Jfr kap 312

100





F 15-20 15-20 20-30 15-30

13-1S 13-15 15-25 13-20


Fo 11-15 11-JS 13-17 13-17

10-13 10-13 12-15 12-15














Fe=F9=Fc9






Se 17163

101

Avd 17 Geoteknik











Fo Fo Fw

10 12-30 10-12

10 10-20 10-11


Fe F Fe

15-30 11-J6 14-16

13-25 10-15 11-t5




1743

Jfr kap 312

102















1744


)03



Fc=cr=RlcQx ()


F ~ R(Zd1)Qx (2)




r1 = KR sin i~ (1)













Se 17163



paramefor

b




Koefficient K0 lI

llI110



104






(I)




r 1 = KR sin rp (2)










(2)

1744



u

C

QJ C


-~shyI~


105














Jfr kap 175


106







(I)tmnx 0181 Q2d


Imax~ 018lq I (2)




IF~ 55 cq I (4)










b a-a

~w




107




r~018q(l +02BL) (I)







531 Princip [36]


-r1 = 0181q1


T2 = 018J(ql -q2)


Ta= 0181q




I




108





54 Grundplattor







(I)




meter ef





Belastning




c

109

Avd 17 Geoteknik

a b

(I)am = 5(1 +02DB)(1 +02BL)cFc+Y1 CD




)

Graumlnsvillkor







(I)0-1= Nqq+NyYzgB2


(2)

a b

(fz) H

Hiig~ta grundwthn

1745



8

110

























So 322 3

111

Avd 17 Geoteknik

6 Slaumlnter






Fe= N0 cgyH (1)




1746


E -E41-+-+-+-l--l--l~C-I 0 ru

- 3--t-++-0

=e g 2middot


112















d-DH- 5075-067






1746



Avd 17 Geoteknik













1746



l 1

H




14




I 34 110 374 30 13 390 2 270 89 2402 32 42 1344 3 277 57 1 578 38 36 1370 4 208 23 488 34 33 ll20 5 86 -02 -17 30 35 1050

C 4 825 C 5274











IJJll F fr coscc



115




-- I 100 071 211 575 37 2110 2990 2 061 085 228 350 22 1389 906 3 039 093 228 325 22 890 770 4 033 0 95 269 420 22 887 972 5 025 097 164 310 22 410 705






631 Enkel slaumlnt


Ft ~tnn fitnn P I)








116












641 Enkel slaumlnt







1746

Se kap 177

117




E Se tobel ~ -


- middot1 -~c~++-05 -40deg -30bull -20


I 46 0719 78 ~ 0 561 513 091 565 2 34 0559 127 37 710 563 100 563 3 22 0375 138 62 518 504 J04 484 4 10 0174 128 66 223 444 103 431 5 -I -0018 96 49 -17 380 099 383 6 -Il -0191 47 24 -90 278 092 302

r 1905 kNmt E 2728 kNm1














118


Ibull11~u)t~n11

Fc~ 9 fo jpiuna

t-ttir



p kNm2


I 58 1600 355 ~o 0 076 568 270 051 529 2 44 0966 695 200 13 061 672 432 072 600 3 295 0566 775 370 13 061 438 377 094 401 4 205 0374 670 330 13 061 250 337 101 334 5 150 0268 540 215 13 061 145 328 104 315 6 95 0167 355 85 13 061 59 295 104 284 7 35 0061 225 20 13 061 14 255 102 250 8 -120 -0213 95 ~o 13 061 -20 188 087 216

E=2126 E=2929











119






7 Spontschakter

71 Allmaumlnt







Jfr 3265

Jfr 17572


120
















schaktbotten


fasta botten


121






722 Spontavstyvning





Jfr 326545

122














(I)






1747


1= D

-



123

Avd 17 Geoteknik





731 Spontavstyvning





(1)







1747

~ -r-LF-r-- - i


Jfr 17212 och 1772


Se kap 142

Se kap 177

124



Litteratur





























125






126

1751-2



Litteratur


1 Allmaumlnt







Se kap 176

Jordtryck




127

Avd 17 Geoteknik









1752



~-~~middot j

pteft Brollpton


I I I

I I

I BrottplonI



Jfr 1744

128

Kap 175 Jordtryck









vid staringl




1752

Jfr 17163



p~

~


129


3 Vilojordtryck



a10 = K(la~


K0 == (l - sin f)(1 +sin O)





Zkr (m)

aJw (kNm1)

Skikttjocklek (m)





GW ____sz_ __

z


Totaltryck ~

6JI J_iltodj



130





p p a p

J~LJ~ o J-


I I I I

8 1B 0












131


4 Aktivt jordtryck




412 Allmaumlnt fall





R

Rs riktning

a


132


Linjelast G -- ult7

Jw





LinjelastGl



Q -fl~linjeR~

91

p

w


~ gt--_(3aslinje

(s rikt- -_ p nmg -

W Rs riktning

133

______________________________Avd 17 Geoteknik 1754




K012--------------10 I

05


12 1~ 115 12 13

0 -0


02 20middot


~- --- - ---- ~bull-=11+-+-_+-_-_--i=----=-----1---L-+------- _J-- -~--1-o1 -0


Flg 413a

-lpdeg I

-2obulll-f11iv gt


12 11 11 12 15 12 13 13 12 115


134















P


gt GW _______ IL---l----+---i---L---0

Effektiv tryck


135


Oa=aa+u



0 oa u o


-4m 142 200 342




0


- linJelast (Q)r

I

I

bull II

II

1

Utbredd last9 (Bxl)

ouml Pa (linjelast)


36












422 Allmaumlnt fall


linjelast Q

C c0 O 0

Q

N

w


137


IV

Fig 422b Fis 422c



Hkr = (Zr11 - q)yg






w p

138

0




~__---g-2 Tru-9


7a r-J_fruI l ------------Vl---

JJ9h+ltJ-2 tru



Nivaring o kNmi

kNftnl

q1J

kNm~ -Zm -

-2m -8 20 20

~4m- -tm 24 o 40

-6m 56 60 60

-6m- -Sm 80 88

-lom 120 100 120 -8 m-


deg1 Oiv niir o iTv


5 Passivt jordtryck




139

Avd 17 Geoteknik

512 Allmaumlnt fall



r= roeOtantmiddot




Antagen brottyta

N w

Cf0



ql wt w

p


1755

2

5

140


h2

h2





P11 = KP yghe2


cos2 (ltf + w)K ~ - -------~========~



141

5


Kp

1~gt M~ o 0




lt(h = KP a~

r Efrkiv-


llt__j__L___-1__r






Nivaring

0 mGW

-1 m

-2 m

up a kNm2 kNm2 kNm2

30 0 30

0 111 10 121


142

Kap 175 Jordtryck





522 Allmaumlnt fall





aP =av+2r1u


175 5





143


6 Beraumlkningsdata

61 Allmaumlnt












144


0 b









G) Stroumlmlinje

Ekvipolentiolinje









721 Allmaumlnt





Konsolspontvaumlgg





i Utboumlj-



Fig 72la

146



spont Styv

77777

f spont Slyv

spont

I I






Yrorr= (y + iv Yw)



Jor = (y - iv Yw)

rwr ) iy i

h




147



722 Konsolspont







--I I IH I I

D R

~-----J~l )g(H+D)KG





148






08 gz

(r125kNrr-i2)

D

-l-t 41rumiddotygH


t-t 4yu-f9H




Rmiddot--




149

Avd 17 Geoteknik








1757

Se 326544

150










- r-- rrr-

D __ 1 - -~- _ -- 025(H+D)




l_25kNm2

J



151









731 Allmaumlnt






152



o 1--l-f----j L~i~~~~ ~11-+-r--r-1__i~-




~ 200~-

Et tr~~ et 150 i 150




~ d = 10bull ~ pd = t5

F = 12 = 12bullo

50 5_0 sect


025 05 10





153



Qbrott = Qp-Qa+2Qs


Qbrott = 05ygD2L Kv




) enligt ekvationen

j ~qk










J9EsectLI LJ

s

nB


154

Kap 175 Jordtryck











Gp=av+2TN


ap=av+257T1u


Oa =Ov-2Tfu



Qbrott=6ru A


1757

155




naumlr DBlt4 och


naumlr DBgt4




741 Allmaumlnt




ah =ygh






daumlr R~AU

156


z

h

---


ah =ygRtan cfoa












157

























158

176 1-2




Litteratur

Haumlnvisningar


1 Definitioner








159







Lyftning mmh

Iskristall

finsilt (finmjila)

middotcL deg

b~ ~

1 mm Sand




160















I _ t-----Lc_----+---rcc--j _L_j_



Il



Avd 17 Geoteknik















62

1762

















1762

163













164





10-50 300 ISO

I 800 I 500

160

0 0

0-10 5-15

Hgt-40 60-80

005-010 015-040003--005 080-100100-150 050-100

006--012 017-046 003-006 093-120120-170 060-120





0



WmdegC

10 IIIIrrm(~f--------1 - p~t I


20 m Tjldjup




1763


0 0 0 0

0- 8 000 0- 34 4 000-12 000 17- 50 8 000-32000 34-130

48 000-64 000 180-270


f ~ol- vatten



165



321 Allmaumln teori


s -V2ll1NQ (I)










Formeln blir daring

s-JIF-M (2)







Omraringde



Jfr kap 135

166



(3)




ningstal

Jordager 1 M





d(1) ~d(1Aring)


Fx2 = (dx+d2J2Mc2


Fx = dMc2


F2=Fa-Fx




167





d +d ~dCf))+ d()0 )





F11 +F~


s ~V[(F-F -FJ+ (F+ F) M



Sa= S-(d11 +dz)


Sv= rGMcf2


S=d1 +d~+S3-Sv







]68















dx = 030middot 190120 = 048 m



sx = VcF-F1+Fx)Mc2




S 2 = Sx-dx= 147-048 =099 m



169




Antal frosdngar 1

Tjadjup m

St d-r s S s

36middot101 X 10000 20000 30000 40000 50000

36bull10-x 360 360 360 360 360

36bull10x 1150 1150 1150 1150 1150

3 6middot101 x 10790 20790 30790 40790 50790

60 90

120 150 180

147 204 248 286 318

0 48 048 048 048 048

099 I56 200 238 270

029 043 058 072 080

100 l43 l72 196 214


S = d1 + S 2 -Sv = 030+099-029 = 100 m







dx = 010middot 120006 = 20 m













S3 =368-352=016 m


So= Ss-S11 = 016-029

170








S=d1 +d2+S3 -Sv







Tabell 33













171

Avd 17 Geoteknik







341 Allmaumlnt



05

25 +--------------------------------- m Tjildjup


Uddcvol



1763

172













[IO]


[13]


[21]


18)


41 Principer







173

Avd 17 Geoteknik







5 Draumlnering









middoto IQQQ

middoto

middoto

middoto

middoto bull

1764



Fig 431 a och b

174

- - -- - - -




Lyftad markyta

- - - -- - - t











+Oomiddot


1764

Se aumlven 326363



c Hel kaumlllare

-10middot

175


Litteratur























176

177 1




Litteratur











(I)









Jfr 953 62


Jfr 17212och 174722

Se kap 962

178












drldfr drld~~




OK 6-18 OK 9-30


179

Avd 17 Geoteknik

















1774


180

Kap 177 Erosion





HHW





---015 mgrus 2 -20 mm ---010 msand 02 - 2 mm

1774

HHW ==-c------y_LLW ~




L Sandig mo




18 I

Avd 17 Geoteknik

Litteratur















1774

182

178 1




Litteratur


1 Allmaumlnt




I 83

Avd 17 Geoteknik


21 Allmaumlnt







22 Utredningstyper




1782


184








1782

185








31 Alhnaumlnt



321 Allmaumlnt




Se kap 171


186








87









331 Allmaumlnt



332 Sticksondering


333 Viktsondering



188







1783




189



Vi

111

(LI)

Vi

(LO



334 Trycksondering




100 7

t 2S I

tsl

bull 75 I 00 T

io 30 io 10 hv20cm



1-bull

bull 0 2000 4000 6000 8000 KlOOO

Il


190

C













191


I I I I


I





336 Hejarsondering









192


















Avd J7 Geoteknik









1783


194



341 Allmaumlnt






195















~



196








Provtagningsspetsar







197


Gruskannborrar




Jalusiborr




198


Sektionsborr


Tubkaumlrnborr










Imiddot ~


a

b

199

Avd 17 Geoteknik







Kolvborr




1783

gtEi f1xerot

iJocdpro




200











351 Allmaumlnt


1783

UtloumlsningsslOng

Klo

-Spoumlrrtunga

gtPrCNhJl5a


I YHerrbr


hylsa



0Egg

-Kotv med splir



201

Avd 17 Geoteknik



352 Vingborr









1783




Slltyddscoc_J

Skyddskouml~


Vinge


_1 fort vridmoment




202







354 Pressiometer




203

Avd 17 Geoteknik







--~~1~-==+sifc~Fi-lc~ ~L -_- _-_ -+-+~+-


to ~o 100 io J 11 m

Markylo

1783

Volym m3

10500---~--~---M




204









1783


205





I







206





371 Allmaumlnt







1783

Jfr kap 142

207














I Bronsfilter

I


208



Yterroumlr


















210






1783

middot-middot- - n ---- ~- -- - ---~ -

i H I I ~

~ ~

I 11 I IJ 1

~ -- -- Lill bull

=

bull ~ 0 b C d e


0

211

Avd 17 Geoteknik


384 Bergindikering


385 Kaumlrnborrning




1783

212







391 Allmaumlnt


392 Provbelastning




1783

213










214



Pegel till topp po

j pegelfast tmtten

Fost botten






Luftslong tor



215






216






51 Allmaumlnt







1785


217












218





Projektbeskrivning












219

Avd 17 Geoteknik










1785

220



Litteratur


















221



























222
















Differens m


102 173 303 590

085 J67 316 602

+017 +006 -013 -012

20 36 41 20






223


MEDDELANDEN














Foumlrord
















3








Haumlnvisningar





5

Inneharingll

Foumlrord 3



I Beteckningar 9











I Allmaumlnt 73






1 Inledning 97


3 Saumlkerhet 100



6 Slaumlnter 112

7 Spontschakter 120


l Allmaumlnt 127


3 Vilojordtryck 130






J Definitioner 159




Kap 177 Erosion 177



3 Vinderosion 179



soumlkningar 183

1 Allmaumlnt 183






7

17 AVDELNING





Litteratur

llauml11vis11i11gar




C

9






u

w a w

Wp

WL

llp

s



JO











torrdensitet tm3



kompaktdensitet tm3













21 Allmaumlnt





50-SOOAring

==+ 9SAring C



0-~0-~-I2SY-0


jaumlrnatom

Tetraederenhet



f Oktoedeclogec

Tetraedertager

Strukturenhet



Strukturenhet


Strukturenhet


I I


9SAring C





22 Struktur




Oktoederloger

Tetroederloger

strukturenhet


Strukturenhet


Flockstruklur

=== == == ~ = ~ ==

Di s-persstrudur


12

--





23 Grundbegrepp

231 Allmaumlnt



Volym Massa

Vg Wg Gasfas v


v w-232 Densitet



5



1712

Fig 22b


Luft (gosfas)


y- WV

13





~ 1 -13 14-20 19-23 22-24

~o 0 -03 04-10 09-13 12-14

13-19 1S-21 20-23


Y = (ym-Yw)


Yd= WsfV



3) och volym (Vs)

Ys = WsfVs








233 Vattenhalt (w)


IV= 100(WwfWs) ()



14



n= IOO(VvV) ()


n~ (1 - Y(wioo+1J 100 ()


wIl = ~---~- ()

w100+ywY3


235 Portal (e)


e = VvfVs


yi(w 100+ 1)e~~~----1y


e = 1vy3 100y10




10)

och porvolymen (Vt)

Sr = I00(VwfVv) ()







15

0

Avd 17 Geoteknik









RD = YdYdmax






1712

16




Kompokt-volym

Vattenholt w



I= w1 -w2

f Jog(N IN)



SkOumlL Jord prov

Basplatta



vctt(ohal tw

60

w I--------- deg

20

o+--------+--~ 0 10 25 100

Antal steg N


17





eller ur sambandet

wp= Mw+N



hmm 0 2 4 6 7 8 9

7 121 120 119 118 117 116 115 114 114 113 M -35 -34 -32 -30 -29 -27 -26 -25 -23 -22 N

8 112 111 111 JJO 1JO 109 109 107 107 106 M -21 -19 -18 -17 -J6 -14 -13 -12 -11 -10 N

9 105 105 l04 104 103 103 102 101 101 l00 M -09 -08 -07 -06 -05 -04 -03 -03 -02 -01 N


ll 096 095 095 094 094 094 093 093 093 092 M +07 +08 +09 +09 +10 +11 +11 + 12 +I3 +13 N

12 092 092 091 091 091 090 090 090 089 089 M + 14 +14 +15 +15 +16 -f-17 +l7 +18 +18 +19 N

13 089 088 088 088 088 087 087 087 087 086 M +19 +20 +20 +21 +21 +22 +22 +22 +23 +23 N

14 086 086 086 085 085 085 085 084 084 084 M +24 +24 +25 +25 +25 +26 +26 +27 +27 +27 N






I 8


Stift

Jord prov

- Kvclltsilver




lp= wL-wP


257 Flytindex (IL)


h=(W-lp)p








50

50 100 lerholt


19

Avd 17 Geoteknik







261 Allmaumlnt



262 Siktanalys





1712

Jfr kap 232

20




v = (y1 -y2)gd218rJ








27 Partikelform



31 Allmaumlnt



321 Allmaumlnt


21

Avd 17 Geoteknik









20-6 mm 6-2mm




002-0006 mm 0006-0002 mm







171 3

22











323 Humusjordarter



Tabell 323a



171 3

23

Avd 17 Geoteknik




Dyiga jordarer





41 Permeabilitet

411 Definitioner


v=ki=kbhbl




infoumlrts enligt

K= kmicroy


1714

24




kP = - 10log k








10 Grus



10



-bull 10

lloroumlkning

10-bull ur iidoshy


_

-0

10

1714


25



k = 100 df (cms)0






k = QhAtL




h


-~~~~--- Avtappsror





26




Komprcssomcter







11--JI--- ho


Klamring

Vottenstrom-nng

Oumldomctcr




42 Kapillaritet



1714


27






H6jd

Ro Kurvo A


Vatten








28




15-5 m 4-10 m

25-8 m 6-l2m

Lera gt8m gt10 m


hc = 060d (cm)





Stighoumljd cm

150



50

o~--~---~--~ 0002 002 02


Port1kldiom~for mm


51 Allmaumlnt



29










Jfr kap 172 och 173



K0 CT1 K-cr


~ =m- Ar1


6Ue CIJ1


30




Tabell 51

AJ (vid brott)








31






~ l(r


rr cr cr cr~ 0


t o tt1 t oo

AV O ~gtO ~Q V V V

(c) (cl)(o) (bl

Lasten a0



U- IOO(OumlfOumloo)



32


Tv =cvth2







171 5

Se kap 173

Jfr kap 322

Se kap 173



(flytondc) ring




---



(UOfrac34) E0 k---t-----------t 66

Tid t [log skola)

AE(U10(1o)

b

115b


Portal e

+---------------+ Uc 0) 0 Jsc--------------+middotlle0


~-t-------t--1-----Vf

115b



Portal e

0 0

~o




Cv = 0197h2t~0

eller

Cv = 0848h2t00




34
















35





Portal cy Portot cy


--1ltorr9erod kurvo











Effoktivspann119 er


36






Cc = 0009 (wL - 10)



542 Mellanjordarter


cm2s






37







-r1 = c0 +a tan cf0 (I)










Jfr 172 11

()

Jungfrukurva

cr cr

i (bl


38








(I)



(2)




(3)

39


(4)





-c1 = c+(a1 -u0-ui) tan ej (5)











Laringngtidsanalys

J-analys (lttd)




40



641 Allmaumlnt






xbull xbull




xbull X


xtaxi



N





N

_



41













42



L(


9 o Toal~poumlnnlng




J~ J Oo






43











44


---Lock

rr----Votlon



Totnng Kron

~----- Bottcnpotta







45










46

----




forsoumlk





Cl t 45deg

EffektivshyJlOnning






A-A(l-ilVV)(1-lhh)


47












p

t--l~zj---Stomp~t

2D -t---Provkropp


Totolsponning



48


r1u = Cu = frac12qu


645 Konfoumlrsoumlk




60 10 60 60 30 100 30 400





TJu = 10H3(40 +0055H3) (Hultin)


Tu = 10H3(36+0064H3)











100 gr 30deg

2 3

956 680

920 658

886 636

854 614

824 59 2

798 570

772 548

748 528

724 510

702 494

4 478 462 446 432 419 406 394 384 374 364

5 6 7 8

355 279 219 171

346 273 213 167

338 267 207 163

330 261 202 159

322 255 197 155

314 249 192 152

307 243 187 149

300 237 183 146

293 231 179 143

286 225 175 140

9 137 134 131 128 125 122 119 116 113 110

10 11 12

108 880 744

l06 862 731

104 848 718

102 835 706

100 822 694

980 809 682

960 796 670

940 783 660

920 770 650

900 757 640

13 630 620 610 600 590 580 570 560 550 540 14 530 520 510 505 500 495 490 485 480 475

15 16 17 18 19

470 420 370 320 280

465 415 365 315 273

460 4IO 360 310 276

455 405 355 305 274

450 400 350 300 272

445 395 345 296 270

440 390 340 292 268

435 385 335 288 266

430 380 330 285 264

425 375 325 282 262

60 gr 60

4 5 6

890 595 452

840 576 441

795 558 430

765 542 419

735 526 408

710 512 397

685 498 386

660 486 375

637 474 364

616 463 354

7 8 9

344 260 210

334 254 206

324 248 202

315 244 198

306 238 194

298 233 190

290 227 186

282 222 182

274 218 178

268 214 174

10 11 12 13 14

170 140 119 100 0850

167 137 117 0985 0835

164 135 115 0970 0820

l61 133 113 0955 0805

l58 131 111 0940 0790

155 l29 109 0925 0775

152 127 107 0910 0760

149 l25 l05 0895 0745

146 123 103 0880 0730

143 121 101 0865 0715

15 16 17 18

0700 0600 0500 0450

0690 0590 0495 0445

0680 0580 0490 0440

0670 0570 0485 0435

0660 0560 0480 0430

0650 0550 0475 0425

0640 0540 0470 0420

0630 0530 0465 0415

0620 0520 0460 0410

0610 0510 0455 0405

19 0400 0397 0394 0391 0388 0385 0382 0379 0376 0373

10 gr 60deg

5 6 7

l10 0780 0583

106 0755 0568

102 0730 0553

0983 0710 0538

0948 0690 0523

0915 0670 0509

0884 0650 0495

0855 0630 0482

0830 0613 0470

0805 0598 0459

8 9

0449 0360

0439 0352

0429 0345

0420 0338

04ll 0331

0402 0324

0393 0317

0384 0310

0376 0303

0368 0296

10 0290 0285 0280 0275 0270 0265 0260 0255 0250 0246 11 12 13 14

0242 0203 0173 0143

0238 0200 0170 0140

0234 0197 0167 0137

0230 0194 0164 0134

0226 0191 0161 0132

0222 0188 0158 0130

0218 0185 0155 0128

0214 0182 0152 0126

0210 0179 0149 0124

0206 0176 0146 0122

15 16 17

0120 0102 0087

0118 0101 0086

0116 0099 0084

0114 0098 0083

0112 0096 0081

0110 0095 0080

0108 0093 0078

0107 0092 0077

Ol05 0090 0076

0104 0089 0075

18 0074 0073 0072 0071 0070 0069 0068 0068 0067 0067 19 0066 0066 0065 0065 0064 0064 0063 0063 0062 0062

50

20


646 Vingborr




-ifu = 6Mmni17rrDa



St = -iJuf(-rfu)r



647 Andra metoder




51



7fu = (110)afak






1111 = (1l5)a5JCt1



65 Sensitivitet







52






- h~llf~~h~middot-


I

Defarmatian6l

+








171 6


53




tan rp = C1e (1)













54







-rrufa~ = 045w F


-rrufa~ Flti 030


Tfula~= 011 +00037p








Finlekstal (wF)

80-100 J00-120 120-150 150-180

gt180


171 6


09 08 07 06 05


Benaumlmning



lt10 10-25 25-50 50-IO0 gt100

55














Litteratur






56










































57




Litteratur

Hauml11vis11i11gar










Fig Ila

172 1

59






varav










0-1 gyz 0 ifZ1

gyh 0 gyhl




c1orkyta

~gt ~7i-cfttii8 ~-~~ =-~~~j


grundvothgtr1ytan

Fig Il b

Jfr 171 42


Fig Il c

Jfr 171 62

~

t4 -f~- 2------J-

Fig lid

0

r

Ym

Fig tl c

60





respektive














A B






Fig 12a

~ o+o~~~ ~ Fig 13

61



21 Allmaumlnt





a = 3P cos5 a2rr=t






aR = 2P cos arR

Hilrav erharinglls

a = 2P cos1 a(rr=






[ p

r

R

z ~

bull _Or

t z Fig 221

p

Rc X

~

-bullx t Ca

z Fig 222a

p

I IRI I

I I

R __

I I

-

z Fig 222b

Z_I X

z micro -a +a

bullltx

z Fig 222c

62







a - (2qnb)[ax+ (b- x)]

T xz ~(2qznb)(a - J



az= q(l-cosio)

ar= a 0 = (q2)[(1 + 2v)- 2(1 +v) cos o - cos3 o]







1722

Fig 223a

laquo

t laquo

Fis 223c

Jfr kap 173

63




Fig 223dlU


64








ax= (2Pbht) sin3 IX



ar= (P2na) sin IX

1722



Fis 224a

Jfr kap 173

Fig 224b





20 I

19 Punktlo~t

18 --

1 7

1 6 Vbull 3-I 715

v~os 14

linjela~t 13 L ~ z

12 ]fl 11 -100 Fig 225a

4 5 6 Dz



_ Phf

1o~-~--~-~-~--7


lo-

Stelt under log

a



z Fig 225 b

P linjeost)

e1


011--t---+--+-R~ccI

b 02 OA 06 08 0

66





lt1 = (11P2nz2) cos71 +2 o







0 02 04 06 )iuirui+g0 V z

J~6I

0625

1 A I s T

AE1E2~201 E2E3 22 B E1E22

E2E3s2 C E1bullE2E3

3

zo

loststrimlo


-i cr9

0____o~s----___10 o0

b(l~oo)JL_L__L____a

G)n~3 (Boussiriesq)

(Z)n4(Frohlich)

Fig 227a

zb (l~oo)3~=~-~---shy

Fig 227b

Fig 227c

67

Avd 17 Geoteknik


he = 11hV E1E~




a ~ (2P nb) [IVI - (2xb))



a~(P2a) [tVJ-(a)I






1722


b

(1)



0

D 1m

F 10

Fullporobel

b

C

d




68





Baumlddmodulen k8











qb ~ ab ~a(b+2z2)

varavai= q(l+zb)


a~ q(l+zb)


a - q(l +z[) (l + zb)


b


C1rkukir last

aJadeg 02 04 06 08 10

21 v

( I-lt Bou5si11esg)

3

h 1

aS


69

Avd 17 Geoteknik


31 Allmaumlnt




OaxfOx +OrxiOz = o

8azf8z+Orzxf0x =gy












1723

70


AktM tillstaringnd

Fig 32b Fig 32c






















p bull D

(Dp+~ds+2plon6~ds

p+~dr-2ptonltP~dr


C

71

173 1




Litteratur


1 Allmaumlnt







73














74












211 Tryckmodulen K





1732

Se kap 172

75





e ~ JP dp v Po K



om a90 och


oma=O


ev =bpK






E ~ 3G(I +G3KJ och

v ~ (1- 2G3KJ(2 +2G3K)


E=3G och 11=05


ex= (1 E)[u -v(u +u)]

e =(IE)[u -v(u +u)]11

e ~ (1 E)[a -v(a~ + a~)]



Jfr 15133

76




v ~(I-sin 1)(2- sin 1)




eller alternativt





M ~E(I -1)(1 +v)(l -2v) ~ 3K(l -v)(I +)

eller uttryckt i p



M = ma(aa)1-P






Jfr 17152

Se 171 322

77



0o SOO 100 1500 2000 tOObullHf-------c----7






0 oo----r----r-~ gt





Ja

c~ = (daM)bull o



ez = (1m) In (aa~) om3=0






1 --

iI I I i I Ilt I I

I I I 1 1 I I 11 111



I

i I _ 1 1 l+[it 1 11 F=I l - J1 I I I I I


IL I



78


rt 27oj I II I LI I

I I I I I

I I I I I-4tI I I

I

I 1 1 i I I -- ~-Ll ~-I





4)U =fI I I I L



0 I I I I I l i 11


ex=ey=O















T

Fis 214t




79

Avd 17 Geoteknik












1732

Se kap 171

80






31 Allmaumlnt











Avd 17 Geoteknik






sm = m1Iq(l-v)Elb

eller

Sm = 111zSo


1b 15 2 3 5 10 100

m 115 130 151 183 224 370

m 085 085 085 087 089 092


042d

if---------11 ---t- middot 037b






s ~ (Qd)(l-v)E


s ~ 0815(Qb)(l-v)E

1733

Jfr 172224

Se 172223

82







s = (qbE)(C1 f 1 +CJ2) C1 = l-12 C2 = 1-v-2v2


fJ0

0 ~ -b-11 ~ ~



1~J~n i-+ 5bull1 LI~ ~ i41q_7 b I


9 imiddot= 2

d b10 I I i I I 00 01 02 03 04 05 06 07 08 01 02 os 1 10 20 50 100 1000



s~fqbE







0 01 02 05 25120)10 1cm

db

83

Avd 17 Geoteknik












Kompression



J~O OfvgtOc _




Uz= q(d0 -z)d0



1733

Jfr 172227


84


b



T 0 d 0 2=(qrt)d0 2 = qb

varav

d0 = frac12brt


till




s - - --dz=qd0 2MM o d0









) 112 153 178 214 265 11 12 14 14 15




s(cm) ~ (13q Ep)( b60)+ (q9 Ep) ba

85



= f00 00


100 00











s = stf(bb1)




llq1 =cY1s


s b ~ (sI b)V(ybY b)[4(qq) - 3][4(q1 q) - 3]



i b

l ~Q-1----g- 2 I

o

z z



Rbullt linje

LastP



86



41 Allmaumlnt









z+dz t-

z-t-v+2Ydz)a


87

- -







I I I -~ --[ Foll (d)_lJ2d I - ~-

~ _J -- Foll(o)-b) -

~gt0 I t2gtt1 ~- ~


I- - -

ol (c)-

--i-

It - --













88


~

e 0














89

--

-- -



=-e 20 -~ -

CI deg -I -

F ~ 60 -- - I

] 80 - ~ - -0




OeOt = OvOZ eller










0110t = cv(02u0z2 ) +c1i(02uOx2 +02uOy2)




90

--


~ (DBc)[ln (Dd)- 34] In [l(1- U)J




0= 011+0v-0h0v



q

Tid t


M)u

C --_f1

-- ---S==frac34 100------------------






91

Avd 17 Geoteknik





= 1Xs In (ttp)e3

daumlr a3






50 100 500 100) 5000dygn

qo5

010

015

11


-

middotr--- 120

5

0

Totalsaumlttning

D3 5 I

1Vdgbonk av grus

o0I- ~ oi~~~-~_Y_

o_ I m J I I Ioo

56 os

1734


[7]

92















L

I




93

Avd 17 Geoteknik



bull

233 lltNm

r Is r r 33 3

I I

I

I Is I7

1 33 3

I Is Ii

Is

r

333 Is

Is I

I

r O

I Is r

~r r

I1 13

I I2 r

~-

J 763m I 763m 763m J








1735

11 =5o10~ m 12 =15010-3 m1


Fig 53

94














gtr-rl


95












96

174 I



Litteratur

Haumlnvisningar


1 Inledning

11 Beteckningar




























Jfr 17151

Jfr 17163

98








P-analys









Se 171 63



Jfr 32654

99





3 Saumlkerhet












_Fr-1 Deformoion c




Jfr kap 312

100





F 15-20 15-20 20-30 15-30

13-1S 13-15 15-25 13-20


Fo 11-15 11-JS 13-17 13-17

10-13 10-13 12-15 12-15














Fe=F9=Fc9






Se 17163

101

Avd 17 Geoteknik











Fo Fo Fw

10 12-30 10-12

10 10-20 10-11


Fe F Fe

15-30 11-J6 14-16

13-25 10-15 11-t5




1743

Jfr kap 312

102















1744


)03



Fc=cr=RlcQx ()


F ~ R(Zd1)Qx (2)




r1 = KR sin i~ (1)













Se 17163



paramefor

b




Koefficient K0 lI

llI110



104






(I)




r 1 = KR sin rp (2)










(2)

1744



u

C

QJ C


-~shyI~


105














Jfr kap 175


106







(I)tmnx 0181 Q2d


Imax~ 018lq I (2)




IF~ 55 cq I (4)










b a-a

~w




107




r~018q(l +02BL) (I)







531 Princip [36]


-r1 = 0181q1


T2 = 018J(ql -q2)


Ta= 0181q




I




108





54 Grundplattor







(I)




meter ef





Belastning




c

109

Avd 17 Geoteknik

a b

(I)am = 5(1 +02DB)(1 +02BL)cFc+Y1 CD




)

Graumlnsvillkor







(I)0-1= Nqq+NyYzgB2


(2)

a b

(fz) H

Hiig~ta grundwthn

1745



8

110

























So 322 3

111

Avd 17 Geoteknik

6 Slaumlnter






Fe= N0 cgyH (1)




1746


E -E41-+-+-+-l--l--l~C-I 0 ru

- 3--t-++-0

=e g 2middot


112















d-DH- 5075-067






1746



Avd 17 Geoteknik













1746



l 1

H




14




I 34 110 374 30 13 390 2 270 89 2402 32 42 1344 3 277 57 1 578 38 36 1370 4 208 23 488 34 33 ll20 5 86 -02 -17 30 35 1050

C 4 825 C 5274











IJJll F fr coscc



115




-- I 100 071 211 575 37 2110 2990 2 061 085 228 350 22 1389 906 3 039 093 228 325 22 890 770 4 033 0 95 269 420 22 887 972 5 025 097 164 310 22 410 705






631 Enkel slaumlnt


Ft ~tnn fitnn P I)








116












641 Enkel slaumlnt







1746

Se kap 177

117




E Se tobel ~ -


- middot1 -~c~++-05 -40deg -30bull -20


I 46 0719 78 ~ 0 561 513 091 565 2 34 0559 127 37 710 563 100 563 3 22 0375 138 62 518 504 J04 484 4 10 0174 128 66 223 444 103 431 5 -I -0018 96 49 -17 380 099 383 6 -Il -0191 47 24 -90 278 092 302

r 1905 kNmt E 2728 kNm1














118


Ibull11~u)t~n11

Fc~ 9 fo jpiuna

t-ttir



p kNm2


I 58 1600 355 ~o 0 076 568 270 051 529 2 44 0966 695 200 13 061 672 432 072 600 3 295 0566 775 370 13 061 438 377 094 401 4 205 0374 670 330 13 061 250 337 101 334 5 150 0268 540 215 13 061 145 328 104 315 6 95 0167 355 85 13 061 59 295 104 284 7 35 0061 225 20 13 061 14 255 102 250 8 -120 -0213 95 ~o 13 061 -20 188 087 216

E=2126 E=2929











119






7 Spontschakter

71 Allmaumlnt







Jfr 3265

Jfr 17572


120
















schaktbotten


fasta botten


121






722 Spontavstyvning





Jfr 326545

122














(I)






1747


1= D

-



123

Avd 17 Geoteknik





731 Spontavstyvning





(1)







1747

~ -r-LF-r-- - i


Jfr 17212 och 1772


Se kap 142

Se kap 177

124



Litteratur





























125






126

1751-2



Litteratur


1 Allmaumlnt







Se kap 176

Jordtryck




127

Avd 17 Geoteknik









1752



~-~~middot j

pteft Brollpton


I I I

I I

I BrottplonI



Jfr 1744

128

Kap 175 Jordtryck









vid staringl




1752

Jfr 17163



p~

~


129


3 Vilojordtryck



a10 = K(la~


K0 == (l - sin f)(1 +sin O)





Zkr (m)

aJw (kNm1)

Skikttjocklek (m)





GW ____sz_ __

z


Totaltryck ~

6JI J_iltodj



130





p p a p

J~LJ~ o J-


I I I I

8 1B 0












131


4 Aktivt jordtryck




412 Allmaumlnt fall





R

Rs riktning

a


132


Linjelast G -- ult7

Jw





LinjelastGl



Q -fl~linjeR~

91

p

w


~ gt--_(3aslinje

(s rikt- -_ p nmg -

W Rs riktning

133

______________________________Avd 17 Geoteknik 1754




K012--------------10 I

05


12 1~ 115 12 13

0 -0


02 20middot


~- --- - ---- ~bull-=11+-+-_+-_-_--i=----=-----1---L-+------- _J-- -~--1-o1 -0


Flg 413a

-lpdeg I

-2obulll-f11iv gt


12 11 11 12 15 12 13 13 12 115


134















P


gt GW _______ IL---l----+---i---L---0

Effektiv tryck


135


Oa=aa+u



0 oa u o


-4m 142 200 342




0


- linJelast (Q)r

I

I

bull II

II

1

Utbredd last9 (Bxl)

ouml Pa (linjelast)


36












422 Allmaumlnt fall


linjelast Q

C c0 O 0

Q

N

w


137


IV

Fig 422b Fis 422c



Hkr = (Zr11 - q)yg






w p

138

0




~__---g-2 Tru-9


7a r-J_fruI l ------------Vl---

JJ9h+ltJ-2 tru



Nivaring o kNmi

kNftnl

q1J

kNm~ -Zm -

-2m -8 20 20

~4m- -tm 24 o 40

-6m 56 60 60

-6m- -Sm 80 88

-lom 120 100 120 -8 m-


deg1 Oiv niir o iTv


5 Passivt jordtryck




139

Avd 17 Geoteknik

512 Allmaumlnt fall



r= roeOtantmiddot




Antagen brottyta

N w

Cf0



ql wt w

p


1755

2

5

140


h2

h2





P11 = KP yghe2


cos2 (ltf + w)K ~ - -------~========~



141

5


Kp

1~gt M~ o 0




lt(h = KP a~

r Efrkiv-


llt__j__L___-1__r






Nivaring

0 mGW

-1 m

-2 m

up a kNm2 kNm2 kNm2

30 0 30

0 111 10 121


142

Kap 175 Jordtryck





522 Allmaumlnt fall





aP =av+2r1u


175 5





143


6 Beraumlkningsdata

61 Allmaumlnt












144


0 b









G) Stroumlmlinje

Ekvipolentiolinje









721 Allmaumlnt





Konsolspontvaumlgg





i Utboumlj-



Fig 72la

146



spont Styv

77777

f spont Slyv

spont

I I






Yrorr= (y + iv Yw)



Jor = (y - iv Yw)

rwr ) iy i

h




147



722 Konsolspont







--I I IH I I

D R

~-----J~l )g(H+D)KG





148






08 gz

(r125kNrr-i2)

D

-l-t 41rumiddotygH


t-t 4yu-f9H




Rmiddot--




149

Avd 17 Geoteknik








1757

Se 326544

150










- r-- rrr-

D __ 1 - -~- _ -- 025(H+D)




l_25kNm2

J



151









731 Allmaumlnt






152



o 1--l-f----j L~i~~~~ ~11-+-r--r-1__i~-




~ 200~-

Et tr~~ et 150 i 150




~ d = 10bull ~ pd = t5

F = 12 = 12bullo

50 5_0 sect


025 05 10





153



Qbrott = Qp-Qa+2Qs


Qbrott = 05ygD2L Kv




) enligt ekvationen

j ~qk










J9EsectLI LJ

s

nB


154

Kap 175 Jordtryck











Gp=av+2TN


ap=av+257T1u


Oa =Ov-2Tfu



Qbrott=6ru A


1757

155




naumlr DBlt4 och


naumlr DBgt4




741 Allmaumlnt




ah =ygh






daumlr R~AU

156


z

h

---


ah =ygRtan cfoa












157

























158

176 1-2




Litteratur

Haumlnvisningar


1 Definitioner








159







Lyftning mmh

Iskristall

finsilt (finmjila)

middotcL deg

b~ ~

1 mm Sand




160















I _ t-----Lc_----+---rcc--j _L_j_



Il



Avd 17 Geoteknik















62

1762

















1762

163













164





10-50 300 ISO

I 800 I 500

160

0 0

0-10 5-15

Hgt-40 60-80

005-010 015-040003--005 080-100100-150 050-100

006--012 017-046 003-006 093-120120-170 060-120





0



WmdegC

10 IIIIrrm(~f--------1 - p~t I


20 m Tjldjup




1763


0 0 0 0

0- 8 000 0- 34 4 000-12 000 17- 50 8 000-32000 34-130

48 000-64 000 180-270


f ~ol- vatten



165



321 Allmaumln teori


s -V2ll1NQ (I)










Formeln blir daring

s-JIF-M (2)







Omraringde



Jfr kap 135

166



(3)




ningstal

Jordager 1 M





d(1) ~d(1Aring)


Fx2 = (dx+d2J2Mc2


Fx = dMc2


F2=Fa-Fx




167





d +d ~dCf))+ d()0 )





F11 +F~


s ~V[(F-F -FJ+ (F+ F) M



Sa= S-(d11 +dz)


Sv= rGMcf2


S=d1 +d~+S3-Sv







]68















dx = 030middot 190120 = 048 m



sx = VcF-F1+Fx)Mc2




S 2 = Sx-dx= 147-048 =099 m



169




Antal frosdngar 1

Tjadjup m

St d-r s S s

36middot101 X 10000 20000 30000 40000 50000

36bull10-x 360 360 360 360 360

36bull10x 1150 1150 1150 1150 1150

3 6middot101 x 10790 20790 30790 40790 50790

60 90

120 150 180

147 204 248 286 318

0 48 048 048 048 048

099 I56 200 238 270

029 043 058 072 080

100 l43 l72 196 214


S = d1 + S 2 -Sv = 030+099-029 = 100 m







dx = 010middot 120006 = 20 m













S3 =368-352=016 m


So= Ss-S11 = 016-029

170








S=d1 +d2+S3 -Sv







Tabell 33













171

Avd 17 Geoteknik







341 Allmaumlnt



05

25 +--------------------------------- m Tjildjup


Uddcvol



1763

172













[IO]


[13]


[21]


18)


41 Principer







173

Avd 17 Geoteknik







5 Draumlnering









middoto IQQQ

middoto

middoto

middoto

middoto bull

1764



Fig 431 a och b

174

- - -- - - -




Lyftad markyta

- - - -- - - t











+Oomiddot


1764

Se aumlven 326363



c Hel kaumlllare

-10middot

175


Litteratur























176

177 1




Litteratur











(I)









Jfr 953 62


Jfr 17212och 174722

Se kap 962

178












drldfr drld~~




OK 6-18 OK 9-30


179

Avd 17 Geoteknik

















1774


180

Kap 177 Erosion





HHW





---015 mgrus 2 -20 mm ---010 msand 02 - 2 mm

1774

HHW ==-c------y_LLW ~




L Sandig mo




18 I

Avd 17 Geoteknik

Litteratur















1774

182

178 1




Litteratur


1 Allmaumlnt




I 83

Avd 17 Geoteknik


21 Allmaumlnt







22 Utredningstyper




1782


184








1782

185








31 Alhnaumlnt



321 Allmaumlnt




Se kap 171


186








87









331 Allmaumlnt



332 Sticksondering


333 Viktsondering



188







1783




189



Vi

111

(LI)

Vi

(LO



334 Trycksondering




100 7

t 2S I

tsl

bull 75 I 00 T

io 30 io 10 hv20cm



1-bull

bull 0 2000 4000 6000 8000 KlOOO

Il


190

C













191


I I I I


I





336 Hejarsondering









192


















Avd J7 Geoteknik









1783


194



341 Allmaumlnt






195















~



196








Provtagningsspetsar







197


Gruskannborrar




Jalusiborr




198


Sektionsborr


Tubkaumlrnborr










Imiddot ~


a

b

199

Avd 17 Geoteknik







Kolvborr




1783

gtEi f1xerot

iJocdpro




200











351 Allmaumlnt


1783

UtloumlsningsslOng

Klo

-Spoumlrrtunga

gtPrCNhJl5a


I YHerrbr


hylsa



0Egg

-Kotv med splir



201

Avd 17 Geoteknik



352 Vingborr









1783




Slltyddscoc_J

Skyddskouml~


Vinge


_1 fort vridmoment




202







354 Pressiometer




203

Avd 17 Geoteknik







--~~1~-==+sifc~Fi-lc~ ~L -_- _-_ -+-+~+-


to ~o 100 io J 11 m

Markylo

1783

Volym m3

10500---~--~---M




204









1783


205





I







206





371 Allmaumlnt







1783

Jfr kap 142

207














I Bronsfilter

I


208



Yterroumlr


















210






1783

middot-middot- - n ---- ~- -- - ---~ -

i H I I ~

~ ~

I 11 I IJ 1

~ -- -- Lill bull

=

bull ~ 0 b C d e


0

211

Avd 17 Geoteknik


384 Bergindikering


385 Kaumlrnborrning




1783

212







391 Allmaumlnt


392 Provbelastning




1783

213










214



Pegel till topp po

j pegelfast tmtten

Fost botten






Luftslong tor



215






216






51 Allmaumlnt







1785


217












218





Projektbeskrivning












219

Avd 17 Geoteknik










1785

220



Litteratur


















221



























222
















Differens m


102 173 303 590

085 J67 316 602

+017 +006 -013 -012

20 36 41 20






223


MEDDELANDEN














Documents

Kompendium i Geoteknik - DiVA portal1300173/FULLTEXT01.pdftrycket. Detta benämns »Kompendium i geoteknik 1972» och ingår som institutets Meddelande Nr 10. Institutet framför sitt