Bättre beräkningar av sulfidjord ska ge väg- och järnvägsbankar som håller över tid

Martin Winkler/pixabay

Med två stora byggda högar på sulfidjord har forskare från SGI under mer än ett decennium studerat jordens hållfasthet och sättningar. Resultaten kan användas till att bättre förutse hur sulfidjord förändras över lång tid, vilket är viktigt vid exempelvis väg- och järnvägsbyggen. Kunskapen kan bidra till både ekonomiska och miljömässiga vinster.

Sedan tidigare vet man att sulfidjord är besvärlig att bygga på. Den finkorniga jorden, som består av en blandning av mineral, järnsulfider och organiskt material, har som regel låg bärförmåga, sjunker ihop över tid och kan vid felaktig hantering inverka negativt på både konstruktionsmaterial och miljö. Syftet med den nu publicerade studien var att närmare studera sättningar samt hållfasthets- och kompressionsegenskaper hos sulfidjordar.

– Vid byggen av vägar och järnvägar vill man på förhand kunna beräkna hur stabil jorden är och hur den sätter sig, det vill säga sjunker ihop. Med studien har vi kunnat förbättra precisionen i beräkningar av sättningar, säger Bo Vesterberg, forskare och geotekniker på Statens geotekniska institut, som gjort studien tillsammans med kollegan Mattias Andersson, geotekniker.

Området vid Lampen, norr om Kalix, har under tolv år varit under luppen för forskarna på Statens Geotekniska Institut. Här har man studerat den sulfidjord som är vanlig längs hela Norrlandskusten. I takt med att det planeras, byggs och underhålls allt fler järnvägar och vägar blir det också viktigt med kunskap om hur sulfidjorden beter sig.

Att bättre kunna förutsäga sättningar

Vy över en av provbankarna i Lampen. Foto: Mattias Andersson, SGI.

I Lampen har forskarna skapat vad som liknar två stora, men låga, kvadratiska högar av packat moränmaterial. Dessa så kallade provbankar (30 meter långa och breda samt cirka två meter höga) har utgjort grunden för de studier som forskarna gjort. Att forskarna kunnat använda provbankarna så länge och har tillgång till dem också i framtiden är ovanligt och mycket värdefullt.

Forskarna har mätt rörelser på markytan och på olika djup i jorden samt hur vatten-trycket i jorden förändras över tid. De har också tittat på vad som händer med hållfastheten under bankarna och vad tiden gör med den.

Resultatet visar att sulfidjorden uppvisar skillnader i hållfasthet i horisontell och vertikal riktning. Detta är ett viktigt resultat som kan komma till nytta vid beräkningar och dimensionering av vägars och järnvägars stabilitet, särskilt det faktum att hållfastheten är betydligt högre i vertikalriktningen.  

– Det största bidraget med studien är dock att vi kunnat jämföra enkla och avancerade beräkningsmodeller med i verkligheten uppmätta sättningar i fält. Beräknings-
modellerna har sedan kalibrerats för att i förlängningen kunna prognosticera sättningar med större precision, säger Bo Vesterberg.

Att veta hur sulfidjord beter sig har också en miljömässig vinst.

– Om sulfidjord kommer i kontakt med syre kan den oxidera. Det kan hända vid exempelvis urgrävning, då sulfidjorden ersätts med ett hållfastare material. Kommer den uppgrävda sulfidjorden i kontakt med vatten kan det leda till försurning och att metaller löses ut. Den här nya kunskapen bidrar till att man inte nödvändigtvis behöver gräva ur sulfidjorden i byggprojekt, säger Bo Vesterberg.

Ett kapitel i rapporten vänder sig till bygg- och anläggningsbranschen och innehåller praktiska rekommendationer för att beräkna sättningar av sulfidjord. Forskarna håller också olika seminarier med branschen för att sprida kunskaperna från studien.

Studien har genomförts av Statens geotekniska institut (SGI) och Trafikverket (TrV) med medverkan av Luleå tekniska universitet inom ramen för forskningsprogrammet BIG (Branschsamverkan I Grunden). Studien har finansierats av Trafikverket och SGI.

Rapporten:
Vesterberg, B. & Andersson, M. 2022, Sättningar och hållfasthetsegenskaper i sulfidjord, En studie av provbankar i Lampen och andra bankar, Statens geotekniska institut, SGI, Linköping, 2017-06-01.
Länk: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn%3Anbn%3Ase%3Aswedgeo%3Adiva-996

Kontaktperson:
Bo Vesterberg, forskare, Statens geotekniska institut, telefon: 013-201823, bo.vesterberg@sgi.se