A2017-17 Sättningar och hållfasthetstillväxt i sulfidjord

Projektet omfattar fortsatta mätningar och analyser under åren 2017-2020 av de sedan tidigare instrumenterade provbankarna på sulfidjord i Lampen. För de två provbankarna i Lampen har tidigare huvudsakligen studerats sättningar och portrycksändringar i fält sedan bankarna byggdes åren 2010 och 2011, och i detta projekt byggs på med hållfasthetstillväxt och fokus på spänningsförhållanden runt förkonsolideringstrycket. Projektet har gett kunskap som ökar möjligheterna att bättre kunna förutsäga vad som händer med deformationer (sättningar), portryck och hållfasthet i finkornig sulfidjord under bankar vid belastning i fält runt förkonsolideringstrycket samt förbättrade möjligheter att på ett effektivare och säkrare sätt använda förstärkningsmetoden förbelastning i sulfidjordar.

Det är möjligt att för en bank på sulfidjord genomföra en prognos av sättningens och portryckets storlek och tidsförlopp och få en rimlig precision i resultaten. Detta förutsatt att krypdeformationer beaktas i modellerna och att utvärdering av parametrar från laboratorieförsök baseras på kolvprover med hög kvalitet samt att dränerings- och grundvattenförhållandena är kända i jordprofilen under banken och i närområdet.
Skillnader mellan beräknade och uppmätta sättningar och portryck visar att det är viktigt att studera resultaten över en längre tid och på olika djup, och inte bara sättningar på markytan (ursprungliga) vid några tidpunkter.

Det är viktigt att ta hänsyn till att resultaten av såväl 1D- som 2D-beräkningar baseras även på några antaganden som normalt är tvunget att göras i beräkningsmodellen, utöver de huvudsakligen uppmätta och utvärderade parametrarna. Beroende på dessa val erhålls olika resultat i beräknade sättningar och porvattentryck och skillnaderna i resultat kan vara stora.

Avgörande för beräkningar av sättningars storlek och tidsförlopp och portrycksavklingningen är dräneringsförhållanden i aktuellt område. Är det exempelvis möjligt med viss dränering under sulfidjorden vid ”fast botten”, dvs. vilken permeabilitet ska ansättas i botten vid beräkningar?
Det ska beaktas att under vinterförhållanden kan översta delen av undergrunden vara frusen vilket förhindrar dränering uppåt vilket kan påverka portrycket och sättningsutvecklingen.
Provbankarna i Lampen på sulfidjord har bidragit till en ökad förståelse för hur en konstruktion bank+undergrund kan fungera. Det handlar om rörelser vertikalt och horisontellt och på olika djup och hur portrycken på olika djup varierar med tiden. Men också om kopplingen mellan förändring i effektivspänningar och utvecklade sättningar och hållfasthetstillväxt i förhållande till ursprungligt förkonsolideringstryck.
Sulfidjordar uppvisar en tydlig hållfasthetsanisotropi, där hållfastheten i aktivriktningen är högre än i passivriktningen och direkta skjuvriktningen.
Beaktande av hållfasthetsanisotropi och hållfasthetstillväxt i sulfidjordar vid stabilitetsberäkningar, kan påverka det slutliga valet av grundläggningsmetod.
Kvoten mellan odränerad skjuvhållfasthet och vertikala förkonsolideringstrycket för direkta skjuvförsök och triaxialförsök är något högre för sulfidjord i jämförelse med oorganiska svenska leror. Resultaten från sulfidjord följer samma mönster som tidigare svenska erfarenheter av organisk mineraljord.

Studien av sulfidjord visar inte på koppling till flytgränsen för odränerad skjuvhållfasthet eller för kvoten odränerad skjuvhållfasthet / förkonsolideringstryck, precis som konstaterats tidigare av Westerberg, Müller och Larsson (2015).
Stora sättningar och samtidigt en väsentlig tillväxt av odränerad skjuvhållfasthet kan ske för sulfidjord i fält redan för spänningsökningar under ursprungligt förkonsolideringstryck.

Vesterberg, B. & Andersson, M.  (2022). Sättningar och hållfasthetsegenskaper i sulfidjord, En studie av provbankar i Lampen och andra bankar, Statens geotekniska institut, SGI, Linköping, 2022-09-30. 

Vesterberg, B. & Andersson, M. (2017). Sulfidjord – kompressionsegenskaper och sättningar, En studie av provbankar i Lampen och andra bankar, Statens geotekniska institut, Publikation 41, Linköping. 

Andersson, M. (2012). Kompressionsegenskaper hos sulfidjordar – En fält- och laboratoriestudie av provbankar. Licentiatuppsats, Avdelningen för geoteknologi, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, Luleå: Luleå tekniska universitet.

Vesterberg, B. & Andersson, M. (2022). Settlement and pore pressure behaviour and predictions of test embankments on an organic clay. International Journal of Geotechnical Engineering, Published online: 31 Jan 2022, DOI: 10.1080/19386362.2022.2030129.