Denna rapport behandlar krafterna och påkänningarna från jorden i en grav
beroende av tiden för gravsättning. I rapporten behandlas deformationerna
och vad som åstadkommer dem samt hur de kan kompenseras.
Rapporten börjar med att gå på djupet med jordens beståndsdelar luft, vatten
och jordpartiklar. Dessa har en betydande roll i hur jorden beter sig. Om
jorden är nästan vattenmättad före packning kan den anta flytande form och
bli svårhanterlig. I grövre jord med större korn uppstår inte samma problem
med vattnet eftersom den kan dräneras bort och friktionen mellan kornen kan
bibehållas. Processen då finkornig jord sakta dräneras kallas för
konsolidering.
När jord fryser blir den inte möjlig att packa effektivt. Eftersom vattnet
är i fast fas kan den inte trängas undan av belastningen från
packningsmaskinen och därför blir den inte packad. Däremot kommer vatten
att omfördelas när den fryser och tinar. Under frysförloppet kommer vattnet
att sugas till islinser allteftersom jorden fryser. Jorden som varit frusen
tycks ha lättare att dräneras, till skillnad från om den aldrig varit
frusen och därmed var homogent fördelad. När jorden dräneras sker
sättningar i framförallt löst packad finkornig jord.
Hastigheten för hur jord fryser beror av fyra faktorer, vatteninnehåll,
temperaturen, jordens värmelagrings- och ledningsförmåga. Alla dessa
faktorer måste bestämmas innan en simulering eller kalkylering kan utföras
för tjäldjupet. Ett enkelt sätt att räkna ut tjäldjupet är med hjälp av
Stefans lösning. Den tar inte hänsyn till jordens temperatur under
tjälgränsen och vidare försummas värmekapaciteten för fryst respektive
ofryst jord, vilket ger en överskattning av tjäldjupet.
Utifrån simuleringar i GEO-SLOPE:s modul TEMP/W kunde tjäldjupet bestämmas
med bättre precision än med enkel formellösningar. Resultatet i
simuleringarna är i hög grad beroende av indatan, som till exempel
månadsmedeltemperaturen och jordparametrarna. Ingen hänsyn har tagits till
solstrålning, snötäcke eller nederbörd. Boden och Göteborgs tjäldjup
varierar beroende på material. I grus var den 2,6 m, siltiglera 2,1 m samt
för sand och lera 1,9 m i Boden. I Göteborg var tjäldjupen betydligt mindre
med 0,6 m för grus, 0,55 m för siltiglera och 0,45 m för sand och lera.
Att exakt bestämma sättningen för lös jord när den har fryst och tinat är
något som inte går att uppskatta med noggrannhet. En fryst jord som packas i
en 2 m djup grav. Komprimeras under en vintergravsättning minst 3-4 % när
den tinar, vilket innebär 5-10 cm sättning. Sättningarna blir beroende av
belastning vid upptiningstillfället. För löst packad jord måste
överhöjningen bestämmas erfarenhetsmässigt.
I en grav ökar inte trycket linjärt utan exponentiellt med djupet, eftersom
kanterna ger upphov till friktionskrafter. Detta kan beskrivas med
siloteori. Friktionen medför valvliknande förhållanden som håller jorden
uppe. Friktionsvinkeln har bestämts med hjälp av direkta skjuvförsök på
jord från Bodens...
