2.1. Generelt
Torv er et “levende” materiale, og mange faktorer påvirker hvordan det fungerer. Vanligvis kan en lett forutse konsolidering og setninger som skyldes nye og eksisterende veger. Men andre virkninger som er utenfor ingeniørens kontroll kan oppstå, f.eks. dreneringsarbeider i nærheten, en uvanlig tørr sommer, endringer i vannstanden i myra osv. Det er vanskelig å vite noe om slike senere hendelser når vegen planlegges og bygges. Derfor kan en aldri være helt sikker på hvordan veger på myr vil oppføre seg på lang sikt.
2.2. Konsolidering, komprimering, sideveis fortrengning, og setninger
Konsolidering, komprimering, sideveis fortrengning og setninger kan svært enkelt defineres slik:
Konsolidering: En prosess der volumet av en jordart reduseres ved at vann presses ut
Komprimering: En prosess der jordpartiklene presses sammen
Sideveis fortrengning: Sideveis forskyvning som skyldes skjærkrefter i jordarten når en last påføres. Forskyvningens størrelse øker med lavere sikkerhetsfaktor (se kap. 5.2).
Setninger: : Vertikale endringer i en jordmasses overflate når det påføres en last, som f.eks. en veg eller en bygning. Setningene vil være den samlete virkning av komprimering og sideveis fortrengning.
Torv kan konsolideres, komprimeres og få setninger på to måter under belastning:
a) Sakte, ved gradvis konsolidering og komprimering som gir torvmassen tid til å reagere på belastningen. Dette er den ønskelige metoden ved vegbygging på myr. Den gir torva tid til å oppnå økt fasthet og bæreevne.
b) Raskt, uten at volumet endres, med rask spredning og skjærbelastning i torvmassen, noe som fører til brudd. Torv er svært sårbar for overbelastning fra skjærkrefter, og belastninger må kontrolleres nøye for å holde skjærspenningene innenfor materialets fasthetsgrense.
Under et normalt forløp kan en si at konsolidering, komprimering og setninger i torv skjer i tre trinn: ‘umiddelbare setninger’, ‘primærkonsolidering’ og ‘sekundærkomprimering’. En fjerde fase “tertiærsetninger” omtales i noen kilder og bør også tas i betraktning.
Umiddelbare setninger (1a)
Elastiske eller “umiddelbare” setninger finner sted så snart torva belastes, men de blir vanligvis oversett når en følger opp konsolideringen fordi de er nesten umulig å måle. De er likevel framstilt i tid-spenningsgrafen ovenfor som en første deformasjon på 0,05 m ved grafens startpunkt.
Primærkonsolidering (1b)
Torv er svært permeabel i naturlig tilstand. Under en kontrollert belastning er de innledende setningene, eller “primærkonsolideringen”, vanligvis store. Setningene skjer over en kort periode, oftest noen dager. I denne innledende belastningsfasen blir den nye påførte lasten tatt opp av det frie vannet og torvstrukturen i det belastede torvlaget. Når torva motvirker belastningen komprimeres og styrkes vekststrukturen, og en del av lasten overføres til det frie vannet, noe som gir en merkbar økning av poretrykket. Dette porevannet under trykk finner sin utløsning i tilstøtende torv som ikke er belastet. Det fører igjen til at lasten tas opp på nytt av torvmassen, noe som gir ytterligere setninger, økt fasthet og lastoverføring.
Vanligvis foregår fasen med “primærkonsolidering” innenfor det tidsrommet det tar å legge ut en vegfylling. Omfanget av konsolideringen avhenger av fyllingens vekt og torvmyras tykkelse, samt av eventuelle andre kompressible lag som påvirkes.
Sekundærkomprimering (1c)
I fasen med “sekundærkomprimering” blir belastningen på torva overført videre fra vannet i torva til den indre torvstrukturen etter hvert som torvmassen fortsetter å reagere på den påførte lasten. Denne andre fasen blir vanligvis oppfattet som å følge en lineær utvikling i forhold til en logaritmisk tidsskala. Resultatet er at de belastede planterestene i torvmassen løsner og omdannes til en tettere struktur. Når dette skjer, og porene blir trangere, fører det til at permeabiliteten i torvmassen reduseres.
Tertiærsetninger (1d)
Noen forfattere antyder også en fase med “tertiærsetninger” i torv, der sekundærsetningenes forløpskurve i en kort periode går over i en raskt stigende kurve i forhold til en logaritmisk tidsskala før de opphører. Dette antas å henge sammen med mikroporer og makroporer, men stort sett faller det utenfor hva som vanligvis tas hensyn til i teknisk prosjektering.
Sideveis fortrengning (1e)
Undersøkelser i konkrete tilfeller har vist at sideveis forskyvninger under fyllingsskråninger er i størrelsesorden 0,1 m. Denne forskyvningen vil komme som tillegg til setninger som skyldes at torva komprimeres. Vanligvis skjer sideveis fortrengning på et tidlig tidspunkt, og den påvirker først og fremst jordlaget under vegkanten og fyllingsskråningen. Setninger som skyldes sideveis fortrengning kan vanligvis holdes under kontroll med en høy nok sikkerhetsfaktor.
Oppsummering
Beskrivelsen foran av de fire fasene av konsolidering og setninger gir en svært forenklet forklaring på de innfløkte prosessene som foregår ved belastning av torv. Omfanget av primærkonsolidering som skjer på hvert enkelt sted vil variere mellom ulike torvarter. Men som en viktig tommelfingerregel kan en si at det utgjør ca. 50 % av totale setninger over tid. For vegprosjektering regner en vanligvis at sekundærkomprimering og tertiærsetninger skjer over et tidsrom på 30 år (eller 10 000 dager).
I alt som er omtalt foran må det presiseres at en torvmyr må belastes langsomt og trinnvis, med opphold imellom for å oppnå konsolidering og økt skjærfasthet. Drastiske skader kan oppstå hvis belastning påføres for raskt til at torva kan gjenvinne sin opprinnelige fasthet eller oppnå høyere fasthet. Utlegging av en lett fylling på myr er bare mulig hvis “drenert fasthet” i torva kan utnyttes. Hvis last påføres for raskt, uten nok tid til at vanntrykk som bygges opp kan frigjøres, vil torva bare ha sin opprinnelige skjærfasthet, som kan være mindre enn 6 kPa. Dette må unngås, og vegplanleggere må være oppmerksom på at alvorlige skjærkrefter kan oppstå også ved moderate fyllinger hvis torv belastes for raskt.
2.3. Håndtering av sesongvis tele, sporadisk permafrost og kontinuerlig permafrost
Spesielle tiltak må gjøres i torvområder som påvirkes av sesongvis tele, sporadisk permafrost eller kontinuerlig permafrost. Disse jordartene krever egne vurderinger, og har sine fordeler og ulemper. Det positive er at i områder med frost er det enklere å foreta grave- og fyllingsarbeider, men det kan oppstå uforutsette setninger sent på sommeren flere år senere, hvis det frosne materialet tiner.
Dessverre er det ikke mulig å forutsi når slike setninger vil oppstå. De vil komme som resultat av spesielle forhold i hvert enkelt tilfelle.
Når frossen undergrunn tiner skyldes det solvarme som tas opp av det svarte vegdekket og trenger videre nedover i de frosne lagene. Det er mulig å bygge veger på permafrost. Men det krever beskyttelsestiltak for å hindre at den frosne undergrunnen tiner, f.eks. isolasjon under vegkroppen.