Like and follow us on Facebook

2. Torvs beteende

2.1. Allmänt

Torv är en levande massa och många faktorer påverkar dess beteende. Konsolidering och sättning på grund av nya och befintliga vägar kan vanligtvis förutses men andra effekter, som t ex närliggande dräneringsarbete, en ovanligt torr sommar, en förändring i torvens grundvattenyta etc. kan också inträffa, vilket en vägtekniker inte nödvändigtvis har någon kontroll över. Det är osannolikt att dessa framtida händelser är kända vid tiden då vägen designas eller byggs och som ett resultat av detta kan vägars beteenden på torv aldrig vara helt garanterade på längre sikt.

2.2. Konsolidering, kompression, sidoförskjutning & sättning

Konsolidering, kompression, sidoförskjutning och sättning kan förenklat definieras på följande sätt:

Konsolidering: Processen genom vilken en jord minskar i volym genom utdrivning av vatten

Kompression: Processen där partiklar i en jord tvingas samman

Sidoförskjutning: Sidoförskjutning orsakad av skjuvspänningar i jorden när last appliceras. Rörelsens storlek ökar med lägre säkerhetsfaktorer (jfr kapitel 5.2).

Sättning: Den vertikala förändringen hos ytan av en jordmassa när en last appliceras, t ex en väg eller byggnad. Sättningen blir då summan av kompressionen och effekterna av en sidoförskjutning.

En torv kan konsolidera, pressas samman och sätta sig på två olika sätt vid last:

a) Långsamt, med gradvis konsolidering och kompression, vilket ger torvmassan tid att svara mot lasten. Detta är den önskade metoden vid vägbyggnad på torv som ger torven tid att förbättra sin hållfasthet och bärighet.
b) Snabbt, utan förändring i volym, med snabb spridning och skjuvning hos torven vilket orsakar brott. Torv är väldigt känslig för alltför höga ”skjuvpåkänningar” och laster måste noggrant kontrolleras för att hålla spänningarna inom tillgänglig hållfasthet.

Konsolidering, kompression och sättning hos torv kan normalt delas in i tre faser, ”momentan sättning”, ”primär konsolidering” och ”sekundär kompression”. En fjärde fas, ”tertiär sättning” nämns även av vissa källor och övervägs också.

Konsolideringsbeteende hos torv. Grafen visar de 4 stegen av konsolidering och sättning hos torv vid last som t ex en vägbank.

Momentan sättning (a)

Elastisk eller “momentan” sättning inträffar direkt då en last placeras på torven, men detta ignoreras vanligtvis i övervakningen av konsolideringen då den är nästan omöjlig att mäta. Den visas dock som en teoretisk, initial sättning på 0,05 m i början av tid-töjnings-grafen nedan.

Primär konsolidering (b)

Torv är mycket permeabel i sitt naturliga tillstånd och den primära sättningens storlek, eller “primär konsolidering”, vid kontrollerad last är vanligtvis stor och sättningsperioden kort, vanligtvis dagar. Under denna initiala belastningsfas tas den nya lasten upp av det fria vattnet och torvskelettet inuti den belastade torven. Då torven håller emot lasten komprimeras och förstärks växtstrukturen och en del av lasten överförs då till det fria vattnet, vilket orsakar en lokal ökning i porvattentrycket. Detta porvatten utsatt för tryck överför i sin tur trycket vidare till närliggande, obelastad torv vilket gör att lasten fångas upp av torvmassan med ytterligare sättning, hållfasthetsförbättring och lastöverföring.

Den ”primära konsoliderings”-processen inträffar normalt inom den tid det tar att placera ett vägbankslager, och dess storlek beror på vägbankens vikt och torvavlagringens tjocklek, och övriga, komprimerbara lager som påverkas.

Sekundär kompression (c)

I den ”sekundära kompressions”-fasen fortsätter lasten att överföras från vattnet i torven till det interna torvskelettet alltmedan torvmassan fortsätter att svara mot den applicerade  lasten. Den sekundära fasen är generellt accepterad som linjär med logaritmen för tid och resultatet av att de belastade växtdelarna inuti torvmassan glider och omorganiserar sig för att forma en tätare matris. Allt detta sammantaget, och med porer som sluter sig, resulterar i en minskning av torvens permeabilitet.

Tertiär sättning (d)

En fas med namnet “tertiär sättning” föreslås också av vissa författare där den sekundära sättningens hastighet ökar med logaritmen av tid under en period tills den försvinner. Detta betraktas som en funktion av makroporer och mikroporer men ligger generellt utanför det som vanligtvis betraktas som vägdesign.

Sidoförskjutning (e)

Uppföljningar visar att sidorörelser under en vägbanksslänt ligger på omkring 0,1 m. Denna rörelse adderas till sättningarna som orsakats av kompression av torven. Sidorörelsen inträffar normalt i tidiga stadier och påverkar mest jorden under vägbankens kant och slänt. Sättningen orsakad av sidorörelser kan oftast hållas under kontroll om säkerhetsfaktorn är tillräckligt hög.

Sammanfattning

Beskrivningarna av de fyra konsoliderings- och sättningsfaserna ovan är förenklade förklaringar av de komplexa processer som inträffar när torv utsätts för last. Storleken av primär konsolidering för en viss lokal varierar beroende på den torvtyp som är involverad, men som en generell tumregel ligger den på ca 50 procent av den totala sättningen över tiden. För vägdesignsyften är det normalt vedertaget att sekundär kompression och tertiär sättning pågår under en period av 30 år (eller 10 000 dagar).

I allt ovanstående bör det betonas att torvavlagringar måste belastas långsamt i flera steg med vänteperioder för att tillåta torven att konsolidera och öka i hållfasthet i stället för att skjuvas till brott. Om lasten påläggs alltför snabbt så att torven närmar sig, eller överstiger, sin inneboende hållfasthet kan det leda till katastrofala markgenombrott. Konstruktionen av en flytande väg på torv är endast möjlig om torvens ”dränerade hållfasthet” kan utnyttjas. Om torven belastas för snabbt utan att det ges möjlighet för det ökade vattentrycket att sjunka kommer torven bara att ha sin naturliga skjuvhållfasthet, som kan vara mindre 6 kPa. Detta måste undvikas och vägtekniker bör vara medvetna om att allvarliga skjuvspänningar kan framkallas även av måttliga fyllningar om torvmassan belastas för snabbt.

2.3. Hantering av årstidsbunden tjäle, sporadisk permafrost och permafrost.

Speciella åtgärder är nödvändiga vid hantering av torvförekomster som påverkats av årstidsbunden tjäle, sporadisk permafrost och permafrost. Dessa jordtyper för med sig andra överväganden, fördelar och nackdelar. Det positiva är att de frusna lokalerna är lättare att gräva ur och fylla, men de kan också få oväntade sättningar under sensommaren många år efteråt, när det frysta materialet så småningom tinar.




Tyvärr finns det inget sätt att förutsäga när den här typen av sättning kommer att inträffa och den kommer att vara resultatet av speciella omständigheter vid en viss tidpunkt.

Tö i frusen mark uppstår som ett resultat av värme från solen som absorberas av vägbeläggningens mörka yta och rör sig ner i de frusna lagren. Det är möjligt att bygga vägar på permafrost men skyddsåtgärder är då nödvändiga, som att t ex att placera isolering under vägen för att förhindra att underliggande frusna material börjar tina.

SHARE:

Choose another lesson Back to Roadex Network