1.1. Innledning
Denne leksjonen handler om de spesielle vurderinger som må gjøres når myr eller torv brukes som undergrunn for lavtrafikkveger, og hvordan dette kan håndteres. Leksjonen gir en oversikt over de viktigste spørsmålene som må tas i betraktning når en planlegger bygging eller utbedring av veger på myr, samt gi råd om håndtering av typiske problemer der det er mulig.
1.2. Organiske jordarter
Torv er en organisk jordart som i sin reneste form består av vann og planterester som er under nedbrytning. Det er en av flere organiske jordarter som kan forekomme i mange former og mange slags landskap. Organiske jordarter dannes der døde organiske materialer (dvs. rester av dyr og planter) over tid brytes ned til humus gjennom en prosess som kalles “fortorving”. Det organiske materialet i slike jordarter kan bli lagret i terrenget i form av døende vegetasjon som torv, eller det kan bli ført fram til lagringsstedet med strømmende vann, som oversvømmelse, flom, elver osv.
De vanligste organiske jordarter i Den nordlige periferi er:
- Gytje – en fetaktig sedimentær jordart, avleiret på bunnen av vann og innsjøer og dannet av rester av dyr og planter i vann
- Dy – et sediment som er dannet i næringsfattig vann av elementer fra kolloidale oppløsninger
- Torv – en “stasjonær” jordart (dvs. en jordart som er dannet og avleiret på samme sted)
Organiske jordarter kan også omfatte tilførte organiske jordmaterialer. De har varierende innhold av mineraler, avhengig av mengde mineraler som som er tilført og avleiret fra rennende vann da de ble dannet, f.eks. “gytjeholdig leire”, dyholdig silt”, humusrik sand” osv.
For enkelhets skyld begrenses denne leksjonen til å omfatte stasjonære torvdannelser som skjer på stedet ved at dødt plantemateriale samles opp.
1.3. Hvordan en torvmyr dannes
Torvmyr dannes i vasstrukne områder der plantenes naturlige forråtnelsesprosess ikke holder tritt med produksjonen av dødt plantemateriale. I engelskspråklig litteratur omtales dette som en tretrinns dannelsesprosess, jordvannsmyr (“mire”), aapamyr (“fen”), samt høymyr (“raised bog”) eller teppemyr (“blanket bog”), også kjent som “våtmarksrekkefølgen” eller “the wetland succession” (Hobbs 1986).
- “Jordvannsmyr” – hvor sedimenter lagres i bunnen av et tjern som har tilløp fra bekker, grunnvann eller vannsig. Dette sedimentlaget øker med tiden og blir mer organisk etter hvert som rester av døde planter synker ned i sedimentene;
- Etter som det samles opp mer planteavfall går myra over i en “aapamyr”, som etterhvert vokser opp over det flytende vannspeilet. Da dannes formasjoner som “høymyr” eller “terrengdekkende teppemyr”. I en aapamyr får plantene i myra fortsatt næring fra jordvannet og sedimentene, men de er også avhengige av regn og snøsmelting for å vokse;
- Etter hvert vokser myra ut av vannbassenget i tjernet og påvirkes ikke lenger av det underliggende grunnvannsspeilet. På dette stadiet blir myra helt avhengig av regnvann for å overleve, og inneholder sitt eget vannmagasin inne i torvmassen over det egentlige grunnvannsspeilet.
Denne torvdannelsen skjer langsomt. Dannelsen av 1 cm torv tar ca. 10 år. Den viktigste faktoren i dannelsesprosessen er vann, og særlig vannbalansen inne i torvmassen. For at en torvmyr skal overleve må tilførselen av vann være større enn vanntapet.
Dersom klimaet er fuktig nok kan terrengdekkende teppemyrer også dannes direkte på passende overflater uten å gå gjennom “våtmarksrekkefølgen”. De kalles teppemyrer fordi de dekker landskapet som et teppe. Teppemyrer trenger en årlig nedbørsmengde på minst 1000 mm og minst 160 regndager årlig for å overleve.
1.4. Ulike typer myr i Den nordlige periferi
Jordvannsmyrer, aapamyrer, høymyrer og teppemyrer er fordelt over Den nordlige periferi som vist på kartet nedenfor.
Palsmyrer
Palsmyrer dannes i det nordlige Finland og tilstøtende områder, der forholdene gir grunnlag for at frosne iskjerner kan dannes og utvikle seg inne i torvmassen, beskyttet mot tining om sommeren.
Palsmyrer overlever på vann fra den årlige snøsmeltingen. Det gir torvlaget et tilstrekkelig innhold av mineraler. Vegarbeid i palsmyrområder krever spesielle geotekniske løsninger og overbygningskonstruksjoner som fungerer i slike ekstreme omgivelser. De omtales bare kort i denne leksjonen.
Aapamyrer
Aapamyrer finnes i de fleste ROADEX-land.
Slike myrer kan også kalles “strengmyrer” fordi det kan dannes “strenger” av smale rygger og tjern langs tilløpsretningen for vann som tilføres myra. De kan strekke seg over store områder. De har vanligvis høyere mineralinnhold enn høymyrer, noe som skyldes sedimenter i det tilførte vannet.
Høymyrer
Høymyrer overlever på regn og vann som er innestengt i myra.
Terrengdekkende teppemyrer
Teppemyrer i Den nordlige periferi finnes vanligvis i områder med kystklima og mye nedbør.
Et interessant særtrekk ved teppemyrer er grunnvannsstrømmen. Den kan være betydelig og utgjøre underjordiske bekker i “rørledninger” inne i torvmassen. Ved tekniske arbeider som f.eks. vegbygging må en ta hensyn til slike grunnvannsstrømmer.
1.5. Klassifisering av torv
For tekniske formål kan torv klassifiseres i tre hovedgrupper (Radforth 1969). Disse er:
a) “grovfibret” torv
b) “finfibret” torv
c) “amorf-kornig” torv
For en mer detaljert klassifisering kan disse gruppene deles inn videre i 17 undergrupper eller kategorier, som vist i tabellen nedenfor:
Klassifisering av torvstrukturer (Kilde: NW Radforth, Muskeg Engineering Handbook, 1969)
| Framherskende kjennetegn | Kategori | Betegnelse |
| Amorf-kornig | 1 | Amorf-kornig torv (amorf mineralrik torv) |
| 2 | Finfibret torv uten vedfibre | |
| 3 | Amorf-kornig torv som inneholder fine fibre (ikke vedfibre) | |
| 4 | Amorf-kornig torv som inneholder fine vedfibre | |
| 5 |
Torv, overveiende amorf-kornig med fine fibre (ikke vedfibre), omgitt av materiale med fine vedfibre |
|
| 6 |
Torv, overveiende amorf-kornig med fine vedfibre, omgitt av materiale med grove vedfibre |
|
| 7 |
Varierende lag av finfibret torv (ikke vedfibre) og amorf-kornig torv som inneholder fine fibre (ikke vedfibre) |
|
| Finfibret | 8 | Finfibret torv (ikke vedfibre) som inneholder en klump av grove fibre |
| 9 | Finfibret torv (vedfibre) omgitt av materiale med grove vedfibre | |
| 10 | Vedpartikler omgitt av finfibret torv (ikke vedfibre) | |
| 11 | Partikler med og uten ved omgitt av finfibret torv | |
| Grovfibret | 12 | Grovfibret torv (vedfibre) |
| 13 | Nettverk av grove fibre i finfibret torv | |
| 14 |
Finfibret torv med og uten ved omgitt av grovfibret materiale |
|
| 15 |
Finmasket nett av fibre og vedpartikler som omgir amorf-kornig torv med fine fibre |
|
| 16 | Torv med grove vedfibre og spredte biter av ved | |
| 17 |
Nett av tett sammenbundne greiner og røtter som omgir grovfibret torv som inneholder vedbiter |
De “amorf-kornige” torvartene inneholder en høy andel kolloidale mineraler. De holder vanligvis på vannet som adsorbert vann rundt kornstrukturen. De to fibrete torvartene, “finfibret” og “grovfibret”, inneholder vedpartikler og holder på vannet som fritt vann i torvmassen. Disse typene gjenspeiler hvordan myra har utviklet seg, og graden av nedbrytning. Det er igjen årsak til mange viktige tekniske egenskaper som betyr noe for vegingeniører.
Torv kan også klassifiseres ved å presse torvprøver i hånden og merke seg “fortorvingsgraden”, dvs. graden av omdanning i den aktuelle prøven (Von Post 1926).
| Fortorvingsgrad |
Identifikasjonskriterier |
| H1 | Fullstendig uomdannet og dyfri torv som ved pressing i hånden avgir bare klart fargeløst vann. Planterester er fortsatt lett synlige. |
| H2 | Så godt som fullstendig uomdannet og dyfri torv som ved pressing i hånden avgir nesten klart fargeløst vann. Planterester er fortsatt lett synlige. |
| H3 | Lite omdannet eller meget svakt dyholdig torv som ved pressing i hånden avgir tydelig grumset vann, men ingen torvsubstans passerer mellom fingrene. Resten etter pressing er ikke grøtaktig. Planterester har begynt å endre form |
| H4 | Dårlig omdannet eller noe dyholdig torv som ved pressing avgir sterkt grumset vann. Resten etter pressing er noe grøtaktig. Planterester har mistet mer av sin form. |
| H5 | Noenlunde omdannet eller temmelig dyholdig torv. Vekststrukturen fullt tydelig, men noe utvisket. Ved pressing passerer noe torvsubstans mellom fingrene, men mest grumset vann. Resten etter pressing er ganske sterkt grøtaktig. |
| H6 | Noenlunde omdannet eller temmelig dyholdig torv med utydelig vekststruktur. Ved pressing passerer omtrent 1/3 av torvsubstansen mellom fingrene. Resten er sterkt grøtaktig, men med tydeligere vekststruktur enn i upresset torv. |
| H7 | Ganske vel omdannet eller betydelig dyholdig torv, der likevel mye av vekststrukturen fortsatt er synlig. Ved pressing passerer omtrent halvparten av torvsubstansen mellom fingrene. Hvis det avgis vann er det mørkt og ser ut som velling. |
| H8 | Vel omdannet eller sterkt dyholdig torv med svært utydelig vekststruktur. Ved pressing passerer omtrent 2/3 av torvsubstansen mellom fingrene, og dessuten kanskje noe vellingaktig vann. Resten består hovedsakelig av fibrer og rotrester som er mer motstandsdyktige mot omdanning. |
| H9 | Så godt som fullstendig omdannet eller nesten helt dyholdig torv der ingen vekststruktur framtrer. Nesten hele torvmassen passerer som en homogen grøt ved pressing mellom fingrene. |
| H10 | Fullstendig omdannet eller helt dyaktig torv der ingen vekststruktur framtrer. Hele torvmassen passerer ved pressing mellom fingrene. |
Dette kan oppsummeres i en enkel tabell (hentet fra Sverige). Det foreslås som et egnet system for klassifisering for tiltak på lavtrafikkveger.
| Betegnelse |
Gruppe |
Beskrivelse |
| Naturlig fibret torv (fibertorv) | H1-H4 |
Lav omdanningsgrad. Planterester lett synlige |
| Middels omdannet torv (mellomtorv) | H5-H7 | Middels omdanningsgrad. Planterester svakt synlige |
| Amorf torv (svarttorv) | H8-H10 | Høy omdanningsgrad. Planterester ikke synlige. Grøtaktig konsistens. |
ROADEX-klassifisering av torv basert på Von Post (etter Karlsson & Hansbo 1981). Denne tabellen viser at plantevekstene nederst i en torvmyr kan være av samme art som øverst i myra. Eneste forskjell er ulik grad av omdanning.
1.6. Egenskaper og tekniske nøkkeltall hos torv
Generelt
Som vist tidligere er torv et svært variabelt materiale der materialegenskapene er et direkte resultat av den måten materialet ble dannet på (dets “morfologi”). I den ene enden av skalaen har fibertorv en synlig vekststruktur med lav grad av fortorving, og ligner nærmest på en “matte”. I andre enden av skalaen har “amorf torv” eller svarttorv en sterkt omdannet struktur uten synlige planterester. På mange måter minner den om leire. Slike variasjoner kan finnes i en og samme myr, både horisontalt og vertikalt. Merkbare variasjoner kan forekomme over så små avstander som 10 m horisontalt og enda mindre vertikalt. Det krever derfor stor oppmerksomhet når en tar prøver av torv, for å sikre at de er mest mulig representative når en skal undersøke torvas egenskaper.
Kjennetegn og egenskaper
Vanninnhold
Det mest tydelige kjennetegn for en uberørt myr er dens høye vanninnhold. Mange av de egenskaper hos torv som betyr noe for en vegingeniør henger direkte sammen med vanninnholdet. Vanninnholdet i torv i Den nordlige periferi kan variere fra 500 % til 2000 %, og kan være opp til 2500 % for noen typer fibertorv. Vanninnhold mindre enn 500 % tyder vanligvis på en stor mineralfraksjon i torvprøven.
Askeinnhold
Askeinnholdet (eller innehold av uorganisk materiale) i en torvprøve er prosentandelen tørt materiale som blir igjen etter en kontrollert forbrenning. Torv som er dannet på stedet har vanligvis et askeinnhold et sted mellom 2 % og 20 % av volumet.
Total densitet i uforstyrret tilstand
Total densitet av en torvmyr i uforstyrret tilstand avhenger først og fremst av vanninnholdet. Amorf-kornige torvarter kan ha en udrenert total densitet opp til 1200 kg/m³, mens svært fibret torv med vedfibre kan ha densitet i uforstyrret tilstand så lav som 900 kg/m³ når den er umettet med vann.
Tørr densitet
Tørr densitet av torv avhenger også av naturlig vanninnhold og av mineralinnhold i den aktuelle torvmyra. Denne densiteten er et viktig nøkkeltall for vegbygging, da den påvirker hvordan myra oppfører seg når den belastes. Tørr densitet av torv varierer typisk mellom 60 kg/m³ og 120 kg/m³. Høyere verdier kan forekomme hvis myra har høyt innhold av mineraler.
Spesifikk vekt
Spesifikk vekt av torv varierer typisk mellom 1,4 og 1,8. De høyeste verdiene gjenspeiler også her høyt mineralinnhold.
Poretall
Poretallet for torv varierer med type torv og innhold av fuktighet. F.eks. vil torv med vanninnhold på 1000 % sannsynligvis ha et poretall på omtrent 18. Poretall opp til 25 kan forekomme i fibrete torvarter, mens poretall ned til 4 kan finnes for tettere amorf-kornig torv. Poretallet for en spesiell torvmyr er vanligvis lavere dypere nede i myra. Men, som alltid er tilfelle med torv, finnes det unntak fra denne hovedregelen.
Permeabilitet
Permeabiliteten for torv i terrenget kan variere mye, avhengig av torvartens morfologi. Den kan reduseres sterkt ved belastning. F.eks. kan permeabiliteten i en uberørt torvmyr variere mellom 10-2 og 10-5 cm/s Men når myra belastes, f.eks. med en lav vegfylling, kan den raskt reduseres til 10--6 cm/s, og så lavt som 10-8 to 10-9 cm/s under en høyere fylling. Torv komprimeres betydelig under belastning (se kap. 2.2 Konsolidering og setninger). Når lasten påføres reduseres hulrommene i det belastede torvlaget, og kolloidale partikler tiltrekker hverandre slik at permeabiliteten i torvmassen reduseres raskt.
Skjærfasthet
Skjærfastheten i en torvmyr avhenger av vanninnhold, fortorvingsgrad og mineralinnhold. Jo høyere innhold av vann, desto lavere skjærfasthet. Jo høyere grad av fortorving, desto lavere skjærfasthet. Jo høyere mineralinnhold, desto høyere skjærfasthet. Ved første skjærbelastning kan skjærfastheten for en normalt konsolidert torvart (fibertorv og mellomtorv) typisk angis med c´= 2 kPa og ?=28oo. Ved vanlige spenningstilstander under 13 kPa øker målbar kohesjon (som skyldes sammenfiltring av fibre) til ca. 5-6 kPa, mens friksjonsvinkelen reduseres til null.
Laboratoriemåling av skjærfastheten på stedet i en torvmyr er ikke enkelt. Det er vanskelig å ta ut en god og representativ prøve i felten, frakte den raskt til laboratoriet og forme den til passende størrelse uten at prøven forstyrres. Derfor har enkelte feltundersøkelser, som f.eks. vingeboring, vært brukt til å gi et inntrykk av skjærfastheten på stedet. Men slike metoder har sine begrensninger, og en bør ikke stole på dem uten at det finnes andre data som støtter opp under resultatene.
Skjærfasthet i en torvmyr avhenger sjelden av dybden. Dette er ikke overraskende, etter som torv vanligvis er ubelastet i sin opprinnelige tilstand og har lav vekt pr enhet i neddykket tilstand. Vanligvis vil en myr ha redusert fasthet i torvlag dypere ned i myra. Det skyldes at myra endrer karakter etter som den dypere nede består av mindre fibret og mer amorf torv.
Oppsummering
Tabellen nedenfor viser noen typiske tekniske nøkkeltall for torv.
| Egenskap | Torvart |
||
| Fibertorv | Mellomtorv | Svarttorv | |
| Vanninnhold % | 700 – 2000 | 500 -1200 | 500 – 900 |
| Askeinnhold % | 1.5 – 3.0 | 3 – 8 | 8 – 30 |
| Uforstyrret total densitet (kg/m³) | 900 – 1100 | 900 – 1100 | 900 – 1100 |
| Tørr densitet (kg/m³) | 40 – 70 | 70 – 100 | 100 – 140 |
| Poretall | 10 25 | 8 – 17 | 7 – 13 |
| Permeabilitet (m/s) | 10-5 – 10-6 | 10-6 – 10-7 | 10-7 – 10-8 |
Virkninger av vann og prekonsolidering
Torv er et relativt “ungt” materiale sammenlignet med andre jordarter. I Den nordlige periferi har den blitt dannet etter at isbreene trakk seg tilbake for ca. 10 000 år siden. Til forskjell fra de fleste nordlige jordarter har ikke torv blitt prekonsolidert under isbreens vekt. Likevel kan den noen ganger bli prekonsolidert der vannstanden i torvlaget har blitt senket mens torva ble dannet. Det kan skyldes tørke, drenering eller vanntap gjennom vegetasjon, f.eks. i skogsområder.
Alle endringer i vannstanden i en torvmyr betyr noe for hvordan torva på stedet reagerer på belastninger. Det gjelder uansett om vannstandsendringen har naturlig årsak eller skyldes menneskelige inngrep. Når grunnvannsstanden i myra senkes vil poretrykket i torvmassen reduseres. Det gir et økt effektivt trykk som fører til konsolidering (total belastning minus redusert poretrykk = økt effektiv belastning).
Denne effekten er ikke så vanlig i høymyrer, men opptrer ofte i terrengdekkende teppemyrer i Island.
Ved vegbygging, og også etterpå, er det derfor viktig å bevare den hydrologiske tilstanden i myra. Utilsiktede endringer i vannsystemet kan få uforutsette følger. Det er særlig tilfelle ved utgraving av nye grøfter eller fordypning av eksisterende grøfter nær en lett vegfylling som “flyter” på myr, etter at vegen er ferdig bygget. Ny drenering kan være årsak til til en uforutsett konsolidering av myra, noe som igjen kan skade en ellers god konstruksjonsløsning.
Men noen ganger kan det være gunstig å drenere før vegen bygges, som f.eks. i Island, der en kan etablere et varig stabilt vannsystem som omgir den ferdige vegen. Slike tiltak vil alltid kreve godkjenning fra lokale miljøvernmyndigheter.