National Transport Library Research Database

BIG A2020-13 Djupstabilisering i stadsmiljö (BIG A2020-13 Deep mixing for urban excavations)

  • Karstunen, Minna
  • Chalmers tekniska högskola AB, Universitet eller högskola, 556479-5598
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2020-01-09 -- 2023-12-30 Registration number:
  • Trafikverket 2020/46703
Subject(s): Online resources: Abstract: Med ökande urbanisering finns det ett ökande behov av att bygga under jordia. De flesta grundkonstruktioner är gjorda av betong, med hög CO2 belast. Det finns således ett behov av alternativa lösningar. I djup stabilisering (DM) stabiliserande ämnen (cement, kalk och avfall) blandas till jord in situ, och reagerar kemiskt med partiklarna och vattnet i den lösa jorden, vilket resulterar i svagt cementerade styva inklusioner. DM ger ingen förstörelse, underlättar utgrävningen av mjuka sediment och erbjuder utmärkt anpassning för framtida återanvändning av fundament. DM erbjuder därmed både miljö- och socioekonomiska fördelar. DM är nu vanligt under bank. Nyligen har DM anpassats som stöd mot bottenstabilitet i djupa schakt, i stället för kross-väggar av betong. Eftersom de nuvarande designriktlinjerna inte täcker detta nya applikationsområde har dyra fältdemonstrationer nyligen gjorts i Sverige för att studera genomförbarhet. För att generalisera dessa resultat och för att möjliggöra optimering av designen i framtida projekt behövs effektiva modelleringstekniker. Den föreslagna metoden är en rigorös beräkningsteknik baserad på homogenisering som möjliggör modellering av komplexa 3D jord-struktur interaktionsproblem med beräkningsmässigt effektiva 2D-analyser. Projektet är aktuellt och bidrar till agendan för hållbar utveckling och digitalisering. Det ger en vetenskaplig grund för att möjliggöra hållbar design av djupa schakt i stadsområden.Abstract: With increasing urbanisation, there is an increasing need to construct underground. Most foundation structures are made of concrete, with high embodied CO2. Thus, there is a need for alternative solutions. In deep mixing (DM) stabilising agents (cement, lime and waste products) are mixed to the soil in-situ, using the particles and the water in the soft soil in complex chemical reactions, resulting in weakly cemented rigid inclusions. DM results in no spoil, eases the excavation of soft sediments and offers excellent adaptivity for future re-use of foundations. DM offers thus both environmental and socio-economic benefits. DM is now common under embankments. More recently DM has been adapted as support against bottom up-lift in deep excavations, instead of cross walls made of concrete. As the current design guidelines do not cover this new application area, expensive field demonstrations have recently been made in Sweden to study feasibility. To generalise these results, and to enable optimisation of the design in future projects, effective computational modelling techniques are needed. The method proposed is a rigorous computational homogenisation technique that allows modelling complex 3D soil-structure interaction problems with computationally efficient 2D analyses. The project is timely, contributing to sustainable development and digitisation agenda. It provides a scientific base for enabling sustainable design of deep excavations in urban areas.
Item type: