Detta examensarbete genomfördes för att studera om Suorvadammens tätkärna
påverkas av tjälningsprocesser. Stenfyllningsdammen, som stod klar 1972,
ligger norr om polcirkeln i en fjällregion som är känd för kalla vintrar
och mycket blåsigt väder. Dessutom är platsen utsatt för relativt stora
temperaturskillnader med förhållandevis låg årsmedeltemperatur. Efter en
tidsperiod på ungefär 30 år efter färdigställandet av dammen finns
misstankar om att effekten av frysning och tiningscyckler kan ha betydelse
för tätkärnans funktion.
Temperaturer under fryspunkten leder till frysning av jorden. När vatten
fryser till is bildas islinser vinkelrätt mot värmeflödet vilket leder till
tjällyftning. Is har den fysikaliska egenskapen att suga ofruset vatten mot
frysfronten så att tillskottsvatten höjer vattenkvoten under
tjälningsprocessen. Dessutom kan stenar lyftas upp på grund av trycket
under isbildningen, och kornfördelningen i jorden kan sorteras om när
jorden tinar. Resultat av cykliska tjälningprocesser kan vara att
strukturen i jorden, porositeten och permeabiliteten förändras, så att
vattenflödet genom dammen ökar. Funktionen av tätkärnan som hydrauliskt
hinder skulle således försämras.
Under de genomförda fältstudierna grävdes provgropar för att utföra
undersökningnar och observationer av tätkärnan. Prov från provgroparna togs
för att jämföra vattenkvoten, kornstorlekfördelning och temperaturen på
olika djup i marken. Fyra provgropar i olika tvärsektioner undersöktes. I
två provgropar observerades att moränen hade låg temperatur jämfört med
lufttemperaturen. Särskilt en provgrop visade temperaturer som låg nära
fryspunkten samt att vattenkvoten var förhållandevis hög och andelen av
finkorn visades sig att vara högre än i andra delar av tätkärnan. I detta
speciella fall var det tydligt att materialet hade varit fruset: eftersom
en tydlig skiktning av moränen kunde observeras var tjälnivån markant.
Resultaten från provtagningen visade dock inte förändringar i
kornstorleksfördelning som hade förväntats och gick inte att använda som
information för att kunna bedöma om och hur tätkärnan påverkats av
tjälningsprocessen. På grund av informationsbrist om packningsgraden,
permeabilitet samt porositeten från materialet under byggnationen saknas en
utgångspunkt för jämförelse och bedömning. Skillnaden inom
kornstorlekfördelningen som antagits vara markant, eftersom kornen kan ha
varit utsatta för omfördelning under tiningsprocessen, kunde inte påvisas.
Istället påvisades att kornstorlekfördelningen hade en stor varians i
jämförelse med tidigare observationer från den nya möräntäkten och gamla
anteckningar från arkivet.
Termiska analyser gjorda med programmet Temp/W, som bygger på finita
element metoden, visar möjliga temperaturfördelningar i dammkroppen.
Analysen betraktar temperaturer och vatten-nivåer under 2002 till 2004.
Baserad på en inledande beräkning av temperaturfördelningen i dammen då den
utsats för en årsmedeltemperatur baserat på ett 30 års medelvärde,
tillämpades och beräknades två olika situationer med olika finita element
nät. De två rutnäten representerar två olika byggnadsfaser av dammens krön
som förekom under fältundersökningen: dels hade dammen ett vanligt damkrön
och dels hade krönet tagits bort på grund av reparationer och var inte helt
återställd.
Samtliga beräkningar visar att frysfronten ligger på ett ansenligt djup
inne i tätkärnan, med en minsta nivå just vid tätkärnans krön och en
maximal nivå på ett djup av 5 m i tätkärnan. Resultaten från
fältundersökningarna visade i sin tur att tjälen låg på ett djup på 0.8 m.
Beräkningarna ger bara en ungefärlig...
