National Transport Library Research Database

Tjälproblem i lerterasser (Frost problems on clay terrace)

  • Knutsson, Sven
  • Luleå tekniska universitet, Universitet eller högskola, 202100-2841
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2015-02-01 -- 2016-05-31 Registration number:
  • Trafikverket 2015/2694
Subject(s): Abstract: Problem har noterats på nybyggda vägar grundlagda i skärning på en lerterass, dvs på finkornigt aldrig fruset material och på järnvägar med bergbankar av grovt material med öppen struktur. Problemen är relaterade till frysning och tining och beror på att frysfronten tränger längre ner än beräknat och inte sällan under terassnivå. Det orsakar tjällyftning och konsolideringseffekter. Processen liknar torrskorpebildning. Orsaken till det ökade tjäldjupet är uppkomsten av inre konvektion i bergbankar av grovt öppet material. Projektet ska klarlägga under vilka förhållanden inre konvektion uppstår och kvantifiera dess inverkan. Vidare ska riktlinjer utformas för hur konvektionseffekter kan förhindras i bergbankar och hur dessa ska vara utformade för att inre konvektion inte ska uppkomma. Effekten av frysning och tining på materialet under terassnivå ska klarläggas, liksom hur tjällyftningsegenskaperna förändras med antalet fryscykler i finkornigt undergrundsmaterial. Resultatet av frysning/tining kan bli att jorden blir såväl mera, som mindre, tjällyftningsbenägen. Testning av tjällyftningsegenskaper före och efter frysning sker med varierande antal fryscykler och temperaturer och genomförs i laboratorium. Utvärderingen sker med ”segregation potential” storheten. Resultaten bedömer vi vara av särskild betydelse för höghastighetsjärnvägar och andra sättningskänsliga konstruktioner.Abstract: Deformation problems have been observed on newly constructed roads on a clay terrace, normally in a cut, i.e. on never frozen fine-grained materials and at railway embankments constructed of very coarse material with “open” structure on fine-grained materials. The problems are related to freeze/thaw and the penetration of frost front into never frozen materials causing frost heave, consolidation processes with pore pressure build-up and volume reductions and surface settlements. The process is similar to dry crust formation. The increased frost depth is related to the initiation of internal convection in embankments of rock aggregates with an open structure. The aim of the project is to clarify under what conditions the internal convection starts and quantify the effects. Guidelines will be proposed for how internal convection can be avoided in embankments of this type. The impact of freezing and thawing on material below terrace level will be quantified as well as the impact of the number of frost cycles on frost susceptibility. Effect of freeze/thaw can result in either higher or lower frost susceptibility due to changes in soil structure. Testing of the frost heaving properties before and after freezing and thawing will be carried out in laboratory. Assessment will be performed by the use of ”segregation potential” value. The results are of particular importance for high-speed railways and other types of similar structures constructed of coarse “open” materials.
Item type: